Американские физики разработали оригинальный и дешевый способ получения графена с помощью лазера DVD-привода и использовали полученную сверхгибкую пленку из «нобелевского углерода» для создания ионистора – гибрида конденсатора сверхвысокой емкости и аккумулятора.

Группа ученых под руководством Ричарда Канера (Richard Kaner) из университета штата Калифорния в городе Лос-Анджелес (США) опубликовала новый «рецепт» изготовления графена и предварительные выводы по его электрическим и механическим свойствам в статье в журнале Science.

Лазерная «гравировка»

Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. За создание графена, обладающего уникальными физико-химическими свойствами, работающие в Великобритании выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию 2010 года по физике.

Как отмечают Канер и его коллеги, с момента открытия графена физики изобрели множество новых методов его получения. Большинство из них требует особых условий среды или специализированных компонентов.

В январе 2012 года корейские ученые изобрели более дешевую методику получения графена с помощью микропленок из никеля при комнатной температуре и на практически любой поверхности.

Авторы статьи в Science максимально упростили процесс изготовления «нобелевского углерода». Они разработали остроумную методику, позволяющую получать графен практически в домашних условиях с использованием подручных средств – пишущего DVD-дисковода и компакт-диска.

Ученые покрывали компакт-диск специальным раствором оксида графита, который превращался в тонкую и относительно гибкую пленку после высыхания. После этого они вставляли DVD-диск в дисковод и обрабатывали его с помощью программ записи, поддерживающих технологию нанесения рисунков LightScribe.

Два в одном

В результате графит внутри пленки превращается в одиночные слои графена, хорошо отделенные друг от друга. Канер и его коллеги назвали свое изобретение «лазерно-гравированным графеном» (LSG, laser-scribed graphene) в честь технологии, давшей ему жизнь.

Этот материал обладает удивительной гибкостью и сверхвысокой электрической емкостью, что делает его пригодным для изготовления ионисторов – источников электропитания, соединяющих преимущества обычных батарей и конденсаторов и лишенных их недостатков.

Ученые собрали экспериментальный гибкий ионистор и проверили его в деле. По словам исследователей, тысяча сгибаний и разгибаний не снизили емкости устройства, которая приближается к теоретическому максимуму для «суперконденсаторов» на базе графена. Кроме того, даже 10 тысяч циклов зарядки и разрядки снизили емкость ионистора всего на 3,5%. За четыре месяца непрерывных тестов производительность и свойства устройства не изменились.

Как полагают исследователи,

изобретение может быть использовано в качестве источника питания для гибких дисплеев и других тонких и миниатюрных электронных приборов. Относительная простота конструкции и дешевизна LSG-графена позволяет изготовлять такие батареи уже сейчас.