ОКО ПЛАНЕТЫ > Версия для печати > Оксид графена сделает одежду «умнее»

Нить на основе оксида графена, использующаяся как компонент суперконденсаторов, достигла ёмкости, в полтора раза превосходящей лучший предшествующий образец, что сулит текстилю резкое «поумнение».

Австралийские и ирландские учёные во главе с Гордоном Уоллесом (Gordon Wallace) из Вуллонгонгского университета (Австралия) создали нить из оксида графена, которая показала рекордную ёмкость, когда-либо достигавшуюся для нитей на основе графена или его соединений.

Перейдёт ли носимая электроника от громоздких и неуклюжих нынешних «блинкомов» и прочих «гуглоглассов» к по-настоящему гибкой стадии? (Иллюстрация Chuck Todd / MCT.)

Материалы с такой ёмкостью обычно рассматриваются как кандидаты в суперконденсаторы, поскольку их способность накапливать электроны позволяет хранить значительное количество энергии и при этом чрезвычайно быстро отдавать её, когда требуется, а затем столь же стремительно заряжаться.

Ранее другие учёные демонстрировали суперконденсаторы на углеродных нанотрубках и графене, однако их результаты оставляли желать лучшего, и рекордом были 265 фарад на грамм. Между тем расчёты показывают, что для графена вполне достижим уровень в 500 Ф/г и больше.

Для производства «графеновой» пряжи использовался метод мокрого прядения, позволяющий получить хотя и пористые, но очень прочные графеновые нити неограниченной длины с модулем Юнга, равным 29 ГПа. Это много больше, чем у обычной стали. Иными словами, такие нити очень трудно растянуть. По сути, в части прочности перед нами искусственная альтернатива хорошей пеньке.

Волокно свито пополам из оксида графена и восстановленного оксида графена. Площадь поверхности для первого компонента равна 2 600 м²/г и 2 210 м²/г для восстановленного оксида графена. Ёмкость устройств на таком волокне достигла 410 Ф/г, то есть она в полтора с лишним раза выше предшествующего рекордного показателя. Вместе с тем это примерно 80% от теоретически достижимого максимума, что следует оценивать как чрезвычайно достойный результат.

Нить на оксиде графена обладает неплохим модулем упругости. (Фото Gordon G. Wallace et al.)

Самой перспективной областью применения этой прочной и гибкой нити материаловеды называют портативные накопители энергии для носимой электроники и «умного текстиля» — электронных устройств минимальной толщины, интегрируемых прямо в одежду и способных испытывать высокие нагрузки, включая регулярную стирку, без снижения потребительских качеств. Хотя уже сегодня есть химические аккумуляторы, могущие снабжать энергией такую электронику, их способность переносить стирку и грубое обращение пока низка, чего не скажешь о новом волокне на оксиде графена.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале ACS Nano.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.