การเรียนรู้ช่วยปลดปล่อยความสามารถของ ‘supermaterial’ graphene เต็มต้นแบบ

Graphene เป็นวัสดุที่แข็งแรงที่สุดเท่าที่เคยทดลองมานอกจากนั้นยังมีความยืดหยุ่นโปร่งใสแล้วก็ให้ความร้อนและก็กระแสไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดงถึง 10 เท่า

ภายหลังการศึกษาทำการค้นคว้าและวิจัยgraphene ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีพ. ศ. 2553 ได้รับการยกย่องว่าเป็นสิ่งของแปรรูปสำหรับเครื่องไม้เครื่องมืออิเล็คทรอนิคส์แบบยืดหยุ่นชิปคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพเยอะขึ้นเรื่อยๆรวมทั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตัวกรองน้ำและเซนเซอร์ชีวภาพ แม้กระนั้นคุณภาพการทำงานได้รับการผสมและก็อุตสาหกรรมเห็นด้วยช้า

ตอนนี้การค้นคว้าที่เผยแพร่ใน Nature Communications ระบุการปนเปื้อนสิลิกอเป็นต้นเหตุหลักของผลสรุปที่น่าผิดหวังรวมทั้งรายละเอียดเกี่ยวกับขั้นตอนการผลิต graphene บริสุทธิ์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นยิ่งกว่า

คณะทำงานของ RMIT University นำโดย Dr Dorna Esrafilzadeh แล้วก็ Dr Rouhollah Ali Jalili ได้วิเคราะห์แบบอย่าง graphene ในเชิงการค้าโดยใช้อะตอมจากอะตอมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกล้องกล้องจุลทรรศน์แบบ state-of-art

พวกเราพบการแปดเปื้อนสิลิกอในระดับสูงใน graphene ที่มีจำหน่ายในตลาดซึ่งทำให้เกิดผลเสียอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของวัสดุ” Esrafilzadeh กล่าว

การทดสอบชี้ให้เห็นว่าซิลิคอนที่มีอยู่ในกราไฟท์ธรรมชาติซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ใช้สำหรับการผลิตกราไฟท์ไม่ได้ถูกนำออกมาจากขั้นตอนการผลิตอย่างเต็มเปี่ยม

เรามั่นใจว่าการปนเปื้อนนี้เป็นหัวใจสำคัญของรายงานที่ดูเหมือนจะไม่สอดคล้องกันหลายประการเกี่ยวกับคุณลักษณะของกราไฟท์รวมทั้งบางทีอาจเป็นสิ่งของสองมิติแบบอะตอม มิติเล็กน้อย” Esrafilzadeh กล่าว

Graphene 
ถูกเรียกเก็บเงินว่าเป็น transformative แต่ว่าถึงกระนั้นก็ยังไม่สามารถสร้างผลกระทบเชิงพาณิชย์ที่สำคัญได้เหมือนกับ nanomaterials 2D ที่คล้ายกันช่วงนี้พวกเรารู้ดีว่าเพราะเหตุไรมันถึงมิได้รับการกระทำดังที่ข้อตกลงไว้และก็สิ่งที่จำต้องทำเพื่อใช้ประโยชน์สุดกำลัง .”

การทดลองไม่เพียงแค่เจาะจงสิ่งสกปรกเหล่านี้ แต่ว่ายังบอกให้เห็นถึงอิทธิพลที่สำคัญที่พวกเขามีต่อสมรรถนะด้วยอุปกรณ์ที่ปนเปื้อนปฏิบัติงานได้ดีมากยิ่งกว่าถึง 50% เมื่อทดสอบเป็นขั้วไฟฟ้า

ระดับที่ไม่สอดคล้องต้องกันนี้บางทีอาจขวางการเกิดขึ้นของแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมที่สำคัญๆสำหรับระบบที่ใช้กราไฟท์ แต่ก็ยังเป็นการป้องกันการพัฒนากรอบการกำกับดูแลที่ใช้การควบคุม nanomaterials แบบชั้นซึ่งเป็นเป้าหมายที่จะเปลี่ยนเป็นกระดูกสันหลังของอุปกรณ์รุ่นถัดไป” ” เธอบอก.

คุณสมบัติสองมิติของแผ่น graphene ซึ่งดกเพียงหนึ่งอะลูมิเนียมทำให้เหมาะสำหรับการจัดเก็บพลังงานแล้วก็เทคโนโลยีเซนเซอร์ใหม่ๆที่อาศัยพื้นที่ผิวสูง

การศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่าคุณสมบัติ 2D เป็นสคีล Achilles ของ graphene ด้วยการทำให้มีโอกาสเสี่ยงต่อการแปดเปื้อนของพื้นผิวแล้วก็เน้นความสำคัญของกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อการสร้างของ graphene ที่บริสุทธิ์เยอะขึ้นเรื่อยๆ

การใช้ graphene บริสุทธิ์นักวิจัยได้ทำให้เห็นว่าอุปกรณ์ดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้นทำงานเจริญเป็นพิเศษเมื่อใช้เพื่อสร้างฐานะเก็บประจุsupercapacitator ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ชนิดหนึ่ง

เมื่อทดสอบความรู้ความเข้าใจของเครื่องมือในการเก็บประจุไฟฟ้าได้มาก ในความเป็นจริงแล้วมันเป็นความสามารถที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับ graphene และก็อยู่ในสายตาของความรู้ความเข้าใจทางทฤษฎีที่เดาไว้ของวัสดุ

จากความร่วมแรงร่วมใจกับศูนย์ Advanced Materials and Industrial Chemistry ของ RMIT คณะทำงานได้ใช้ graphene บริสุทธิ์เพื่อสร้างเซ็นเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์ที่มีความไวสูงสุดและก็ต่ำสุดที่เคยมีการตรวจเจอ

การศึกษาและทำการค้นพบนี้ถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับความรู้ความเข้าใจอันสมบูรณ์เกี่ยวกับอุปกรณ์สองมิติแบบอะตอมแล้วก็การรวมกันที่บรรลุเป้าหมายภายในอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ที่มีคุณภาพสูง

พวกเราหวังว่าการวิจัยครั้งนี้จะช่วยปลดล็อคประสิทธิภาพที่น่าเร้าใจของวัสดุกลุ่มนี้

Facebook Comments

Comments are closed