Dviejų įprastinių medžiagų – grafito ir vandens – derinys gali atstoti energijos kaupimo sistemas, ne tik prilygstančias ličio jonų baterijoms, bet ir savo itin trumpa įkrovimo trukme bei stebėtinu ilgaamžiškumu jas gerokai pralenkiančias.
Danas Li (Dan Li), dirbantis Monašo universiteto Medžiagų inžinerijos fakultete (Australija), kartu su kolegomis tyrinėja šiuo metu itin daug dėmesio sulaukiantį grafeną, kuris, kaip manoma, gali sudaryti ultrasparčių energijos kaupimo sistemų pagrindą.
„Kai tik mes tinkamai įvaldysime šią medžiagą, jūsų „iPhone“ įrenginys, pavyzdžiui, galės būti įkrautas per kelias sekundes ar netgi sparčiau“, – tikina mokslininkas.
Grafeną galima išgauti iš grafito – pigios ir gausiai aptinkamos medžiagos (atidžiau pažvelkite į savo pieštuką) – šį suskaidant į vieno atomo storio sluoksnius. Tokios sandaros alotropinė anglies atmaina įgyja įspūdingų savybių.
Grafenas yra tvirtas, chemiškai stabilus, pasižymi puikiu laidumu ir, visų svarbiausia, turi didžiulį paviršiaus plotą.
Pasak D. Li, dėl šių savybių grafenas itin tinkamas energijo kaupimo technologijoms.
„Pagrindinė priežastis, dėl kurios grafenas nėra plačiai naudojamas, yra ta, kad šiuos itin plonus anglies lakštus sudėjus į vieną makrostruktūrą, jie ima ir susijungia, iš naujo suformuodami grafitą. Kuomet grafenas vėl atskiriamas, netenkama didžiosios dalies jo paviršiaus ploto, todėl nebelieka ir puikiųjų šio darinio savybių“.
Visai neseniai D. Li kartu su savo tyrėjų komanda atrado, kas galėtų padėti išlaikyti naudingąsias atskirų grafeno lakštų savybes. Pasirodo, jog tai... vanduo. Būdami gelio terpėje, grafeno lakštai vienas kitą stumia, todėl nesusijungia, o tai leidžia pagalvoti apie realius tokių struktūrų pritaikymus.
„Šis metodas yra labai paprastas, todėl jį galima nesunkiai pritaikyti kur kas stambesniems masteliams, – teigia tyrėjas. – Kuomet jį aptikome, pamanėme, jog tai neįtikėtina. Mes paimame dvi fundamentalias ir gausiai aptinkamas medžiagas – vandenį bei grafitą – ir iš jų pagaminame naują nanomedžiagą, pasižyminčia puikiomis savybėmis“.
Kuomet grafeno gelis yra naudojamas energijos kaupimo įtaisuose, jis ženkliai pralenkia dabartines anglies pagrindo technologijas, tiek kalbant apie talpą, tiek apie įkrovimo spartą.
Pasak mokslininko, nauda, kuri gaunama plėtojant šią naująją nanotechnologiją, viršija pradinius lūkesčius, susietus su įprastine elektronika.
Itin sparčios, patikimos ir nebrangios energijos kaupimo sistemos yra labai svarbios užtikrinant atsinaujinančių energijos šaltinių plėtojimą. Kita taikymo sritis – didelių gabaritų elektromobiliai.
„Panašu, kad grafeno gelis taip pat gali būti panaudotas konstruojant vandens gryninimo membranas, biomedicinos įrangą ir jutiklius“.
