- Исследователи создали форму углерода с невероятной площадью поверхности
- Это позволит материалу улавливать больше веществ, включая различные химические вещества.
- Гиперголы часто используются в реактивном движении.
Исследователи из Корнелльского университета разработали нанопористый углеродный материал с самой большой площадью поверхности, когда-либо зарегистрированной.
В этом прорыве используется химическая реакция, аналогичная воспламенению ракетного топлива, и он может быть использован для улучшения технологий улавливания углерода и хранения энергии, что потенциально может привести в действие батареи следующего поколения.
Увеличение пористости углерода является ключом к улучшению его характеристик в таких приложениях, как адсорбция загрязняющих веществ (когда загрязняющие вещества прилипают к поверхности материала) и накопление энергии. Новый материал имеет площадь поверхности 4800 квадратных метров на грамм — это сравнимо с размером поля для американского футбола или 11 баскетбольных площадок, упакованных в одну чайную ложку.
Светлое будущее аккумуляторов
«Очень важно иметь большую площадь поверхности на массу, но вы можете достичь точки, когда материала не останется. Это просто воздух», — сказал ведущий автор Эммануэль Джаннелис из факультета материаловедения и инженерии Корнеллского инженерного университета. «Таким образом, задача состоит в том, какую часть этой пористости вы можете ввести и при этом оставить некоторую структуру, а также достаточный выход, чтобы сделать из нее что-то практичное».
Яннелис работал с постдокторантом Николаосом Чалмпесом, который адаптировал гиперголические реакции – высокоэнергетические химические реакции, обычно используемые в ракетных двигателях – для синтеза этого углерода.
Чалмпес объяснил, что благодаря точной настройке процесса им удалось добиться чрезвычайно высокой пористости. До сих пор такие реакции использовались только в аэрокосмической отрасли, но их быстрый и интенсивный характер оказался идеальным для создания новых наноструктур.
Процесс, подробно описанный в АСУ Наноначинается с сахарозы и матричного материала, который управляет формированием углеродной структуры. В сочетании с определенными химическими веществами гиперголическая реакция создает углеродные трубки, содержащие высокореактивные пятичленные молекулярные кольца. Последующая обработка гидроксидом калия удаляет менее стабильные структуры и оставляет сеть микроскопических пор.
говорят исследователи Материал поглощает углекислый газ почти в два раза эффективнее, чем традиционный активированный уголь, достигая 99% своей общей емкости менее чем за две минуты. Он также продемонстрировал объемную плотность энергии 60 ватт-часов на литр — в четыре раза больше, чем у коммерческих альтернатив. Это делает его особенно перспективным для батарей и небольших энергетических элементов, где эффективное хранение энергии в компактном пространстве имеет решающее значение, и открывает возможности для разработки электрокатализаторов и сплавов наночастиц.
Вам также может понравиться это
