پژوهشگران کره‌ای موسسه ملی علوم و فناوری اولسان موفق شدند روشی برای تولید انبوه مواد نانوحفره‌ای از جنس گرافن ارائه کنند. از این مواد می‌توان در تولید ابرخازن‌ها استفاده کرد.
روشی برای تولید انبوه نانوساختارهای سه بعدی گرافن
ابرخازن‌ها به دلیل عمرطولانی خود بسیار مورد توجه محققان هستند. از دیگر ویژگی‌های ابرخازن‌ها می‌توان به توانایی تولید دانسیته انرژی بالا و چرخه شارژ/دشارژ طولانی اشاره کرد. گرافن ماده‌ای بسیار جالب برای تولید ابرخازن‌ها است زیرا هدایت الکتریکی بالا و مساحت سطحی قابل توجهی دارد. این دو فاکتور مهمترین پارامتر برای تولید ابرخازن است.
روش‌های مختلفی برای تولید گرافن وجود دارد که در این میان روش رسوب شیمیایی از فاز بخار به دلیل هدایت الکتریکی بالای گرافن بیشتر مورد توجه محققان است. اما برای تولید انبوه، این روش مناسب نیست و باید جایگزینی برای آن پیدا کرد.
برای همین منظور جی هین جانگ و همکارانش روش تازه‌ای برای تولید گرافن به صورت انبوه ابداع کردند. با این روش می‌توان گرافن را به صورت شبکه سه بعدی رشد داد. از مزایای این روش آن است که می‌توان گرافن را در مقیاس صنعتی تولید کرد در حالی که محصول تولید شده تمام ویژگی‌های گرافن دو بعدی را نیز دارا است. نتایج این پژوهش در نشریه Scientific Reports به چاپ رسیده است.
با این روش ساختارهای گلوله‌ای با حفره‌های نانومتر از جنس گرافن ایجاد می‌شوند، ساختاری که هم هدایت الکتریکی بالایی دارد و هم از مساحت سطحی قابل توجهی برخوردار است. نتایج تحقیقات محققان نشان می‌دهد که گلوله‌های نانوحفره‌ای گرافنی می‌تواند ظرفیت ابرخازن‌ها را بهبود دهد. از آنجایی که این ماده ساختار متخلخل و شبکه سه بعدی دارد، می‌تواند هدایت الکتریکی را افزایش دهد.
نانوحفره‌های موجود در این ساختار محل مناسبی برای عبور یون‌ها بوده که این موضوع موجب بهبود خواص ابرخازن می‌شود.
نتایج این پژوهش نشان داد که مساحت ویژه این نانوساختار ۵۰۸ متر مربع بر هر گرم بوده و قطر حفره‌های آن ۴٫۲۷ نانومتر است. هدایت الکتریکی این ساختار نیز ۶٫۵ S/cm گزارش شده است. ابرخازن تولید شده با این نانوساختار ظرفیت ۲۰۶ F/g دارد که پس از ۱۰ هزار بار شارژ و دشارژ شدن هنوز ۹۶ درصد از آن حفظ شده است.
جانگ می‌گوید از آنجایی که روش ابداعی ما می‌تواند نانوساختارهای گرافنی را به مقدار انبوه تولید کند، موفقیت بزرگی محسوب می‌شود. بهبود دائمی این ساختارها می‌تواند به بهبود کیفیت ابرخازن‌ها بیانجامد.
