Ученые Университета Райса создали гибридный материал, в котором соединили графен и нанотрубки в единый ковалентный лист углерода. Работа опубликована в журнале Nature Communications, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета.

Сперва на листе меди авторы выращивали двумерный лист графена, а затем наносили на него железный катализатор и покрывали его слоем оксида алюминия. Полученный «сэндвич» в условиях высокой температуры обрабатывали ацетиленом и этиленом, в результате чего на поверхности графена вырастал «лес» углеродных нанотрубок. Катализатор вместе с оксидом алюминия при этом отодвигался от подложки.

В новом материале нанотрубки оказываются соединены с графеном ковалентно – при помощи семичленных углеродных циклов. Фактически, весь такой материал представляет собой единый лист углерода. Благодаря этому, в местах соединения не возникает дополнительного сопротивления.

Высота нанотрубок в полученном материале строго контролируется и составляет 120 микрометров. Это на несколько порядков больше, чем их средний диаметр. Полученный гибрид обладает крайне высокой удельной поверхностью – около 2 тысяч квадратных метров на грамм вещества.

Недавно получены вещества с еще большей удельной поверхностью, но они не могут быть такими же хорошими проводниками, как двумерный углерод.

Гибридный материал может оказаться идеальным кандидатом для создания электродов в ионисторах(суперконденсаторах). Ионисторы являются электрохимическими источниками питания, промежуточными между конденсаторами и аккумуляторами. Поскольку в качестве обкладок в них выступают слои ионов, то от электродов ионисторов требуется одновременно высокая удельная поверхность и низкое сопротивление – как раз те качества, которыми обладает новый материал.

Ранее другая группа исследователей представила прозрачные и гибкие ионисторы, созданные при помощи придания углероду сложной текстуры.