سایت NBIC:محققان در حال ارتقای یک میکروابرخازن هستند که احتمالاً در الکترونیک و حتی ادوات الکترونیکی پوشیدنی نیز استفاده خواهند شد. زمانی که در ترکیب این ابزار گرافنی تحریک‌شده با لیزر از بور استفاده می‌شود، ویژگی‌هایش بهبود می‌یابد.
ساخت نانوابرخازن‌هایی با ویژگی‌های منحصر به فرد
به گزارش سایت فناوری های همگرا (NBIC)، جیمز تور، شیمیدان آزمایشگاه رایس، اخیراً از لیزرهای تجاری استفاده کرده تا با سوزاندن مواد، ابرخازن‌های سبک و انعطاف‌پذیر تولید کند. این روش، کربن را تا عمق ۲۰ میکرون در لایه بالا می‌سوزاند و ماتریس شعله‌مانندی از ورقه‌های گرافنی به هم پیوسته تشکیل می‌دهد. با برانگیختن پلیمر با اسید بوریک، محققان توانایی ابرخازن برای نگهداری بارهای الکتریکی را ۴ برابر می‌کنند و در عین حال چگالی انرژی آن را افزایش می‌دهند.
بر اساس گفته‌های این گروه تحقیقاتی، این فرآیند تولید ساده هم‌چنین می‌تواند برای ساخت کاتالیزورها، ترانزیستورهای اثر میدانی، اجزای استفاده شده در سلول‌های خورشیدی و باتری‌های لیتیومی نیز به کار رود.
خازن‌ها به سرعت شارژ می‌شوند و زمانی که نیاز باشد انرژی خود را در یک انفجار تخیله می‌کنند؛ نظیر آنچه که در فلاش دوربین اتفاق می‌افتد. ابرخازن‌ها ویژگی انرژی بالای باتری‌ها را به این بسته می‌افزایند و دارای ظرفیت استفاده در وسائل نقلیه برقی و کاربردهای دیگر می‌باشند. توانایی قراردادن آن‌ها در بسته‌های کوچک و انعطاف‌پذیر که به سادگی تولید می‌شود، این ابرخازن‌ها را برای کاربردهای بسیار دیگری مناسب می‌سازد.
در پژوهش‌های اولیه، تیمی که توسط ژیوی پنگ، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه رایس، هدایت می‌شد، پلیمرهای بسیاری را آزمایش کردند و یک پلی‌آمید تجاری را مناسب‌ترین گزینه برای این فرآیند تشخیص دادند. تیم تحقیقاتی در پژوهش اخیر، اسید بوریک را به پلی‌آمیک اسید تبدیل کردند و آن را به یک ورقه پلیمید تزریق کردند و پس از آن ورقه را در معرض لیزر قرار دادند. این فرآیند دو مرحله‌ای میکروابرخازن‌هایی را تولید می‌کند که نسبت به نمونه‌های اولیه بدون بور، توانایی ۴ برابری برای نگهداری بارهای الکتریکی و ۵ تا ۱۰ برابری برای چگالی انرژی دارند. این ادوات جدید اثبات کرده‌اند که در ۱۲ هزار چرخه شارژ/ دشارژ با حفظ ۹۰ درصد ظرفیت خازنی، پایدار باقی می‌مانند. در آزمایش‌های فشار نیز، ۸ هزار چرخه خمش بدون کاهش بازده در این خازن‌ها دیده شد.
جزئیات این پژوهش در مجله ACS Nano منتشر شده‌است.
