Гибрид графена и нанотрубок — оптимальный материал для суперконденсаторов

Группа сотрудников университета Райса в Хьюстоне под руководством Джеймса Тура (James Tour) добилась успеха в выращивании массивов нанотрубок на поверхности графена. Углеродные трубки, согласно сообщению в журнале Nature Communications, быстро достигали впечатляющей длины в 120 микрон. Такая структура имеет огромную площадь поверхности (свыше 2000 м² на грамм вещества) — фактор, играющий определяющую роль при конструировании энергосберегающих устройств, таких как суперконденсаторы.

Полученный гибрид является сочетанием двумерного графена и трехмерных нанотрубок со стабильными ковалентными связями между ними. «Многие пытались прикрепить нанотрубки к металлическому электроду, но без особого успеха из-за небольшого электронного барьера на поверхности раздела, — комментирует Тур. — При выращивании графена на металле (меди), а затем нанотрубок — на графене, контакт с электродом получается омический. Это означает, что электроны перемещаются как в едином бесшовном материале».

Гибридную природу материала подтверждает наличие в зоне перехода от графена к нанотрубкам семиатомных колец, предсказанных теоретически и наблюдаемых экспериментально с помощью электронного микроскопа с субнанометровым разрешением.

Электронные фотографии показали одно-, двух- и трехстенные углеродные нанотрубки, прочно укрепленные на графеновой основе, а электрические испытания не выявили сопротивления току в области соединения. Как отметил Тур, характеристики, показанные материалом в данном исследовании, находятся на уровне лучших суперконденсаторов когда-либо полученных на основе углерода.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365