Các ống nano carbon đơn vách được sắp xếp theo chiều dọc để lưu trữ năng lượng và ngành công nghiệp điện tử

Các ống nano carbon đơn vách được sắp xếp theo chiều dọc để lưu trữ năng lượng và ngành công nghiệp điện tử

    Các ống nano carbon đơn vách được sắp xếp theo chiều dọc để lưu trữ năng lượng và ngành công nghiệp điện tử
    của Anne M Stark, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore

    Charging up with carbon nanotubes
    Hình ảnh và biểu diễn sơ đồ (hình nhỏ) của một mẫu ống nano carbon đơn vách (VA-SWCNTs) được phóng to theo chiều dọc được trồng trên lá kim loại Inconel. Hình bên cho thấy nửa ô dựa trên cực dương VA-SWCNT chiếu sáng đèn LED màu đỏ, vàng và xanh lục. Nguồn: Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore


    Các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) đã tạo ra các ống nano carbon đơn vách thẳng hàng trên các lá kim loại có thể mang lại lợi ích cho việc lưu trữ năng lượng và ngành công nghiệp điện tử.

    Các ống nano carbon được sắp xếp theo chiều dọc (VACNT) có các đặc tính cơ, điện và vận chuyển đặc biệt ngoài cấu trúc được căn chỉnh, là chìa khóa cho các ứng dụng như tách màng, quản lý nhiệt, kéo sợi, kết nối điện tử và lưu trữ năng lượng.

    Cho đến nay, việc tích hợp rộng rãi VACNT vào các công nghệ thế hệ tiếp theo bị cản trở do thiếu khả năng sản xuất hàng loạt, kinh tế và tương thích. VACNT chất lượng cao thường được chế tạo trên các chất nền như silicon (Si) hoặc tấm thạch anh cứng, đắt tiền và cách điện.

    Sau khi khám phá các tùy chọn lá kim loại trong tài liệu khoa học, nhóm LLNL đã chuyển sang chất nền kim loại Inconel cho phép họ tích hợp VACNT vào thiết bị linh hoạt, loại bỏ bước chuyển từ Si sang chất nền khác và giảm thiểu điện trở truyền nhiệt hoặc điện tại giao diện giữa CNT và chất nền , rất quan trọng đối với các ứng dụng lưu trữ năng lượng và điện tử. Inconel là một họ các siêu hợp kim dựa trên niken-crom, là vật liệu chống oxy hóa, chống ăn mòn rất phù hợp để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt chịu áp lực và nhiệt độ.

    Nhà khoa học Francesco của LLNL cho biết: "Việc chuyển đổi sự phát triển của CNTs chất lượng cao từ chất nền Si truyền thống sang lá kim loại sẽ mở ra cơ hội cho việc sản xuất vật liệu tổng hợp CNT đa chức năng, quy mô lớn, bán liên tục và cuộn sang cuộn có tính kinh tế hơn". Fornasiero, đồng tác giả của một bài báo xuất hiện trên tạp chí Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS.

    Việc tổng hợp các CNT đơn vách (SCNT) chất lượng cao trên các lá kim loại sẽ đặc biệt có giá trị đối với các thiết bị lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin lithium-ion (LIB). Mặc dù vật liệu graphit là cực dương LIB phổ biến, nhưng dung lượng của chúng không đáp ứng được nhu cầu lưu trữ năng lượng đang phát triển nhanh chóng.

    Nhà khoa học LLNL Kathleen Moyer-Vanderburgh, tác giả chính của bài báo cho biết: "Diện tích bề mặt cao và độ dẫn điện tử đặc biệt của CNT khiến chúng trở thành ứng cử viên hàng đầu cho các ứng dụng điện hóa tốc độ cao, công suất cao". "Đặc biệt, VA-SWCNT được phát triển trên các lá kim loại có thể cung cấp một nền tảng không có chất kết dính với độ bám dính mạnh mẽ giữa SWCNT và bộ thu dòng điện, tăng cường độ dẫn điện và các kênh được căn chỉnh để khuếch tán Li-ion nhanh chóng."

    Nhóm LLNL đã trồng rừng SWCNT được sắp xếp theo chiều dọc trên kim loại Inconel để sử dụng làm cực dương LIB. Các thành viên trong nhóm đã tìm thấy các đặc tính cấu trúc gần như bất biến của rừng CNT trong một loạt các điều kiện tổng hợp và đối với nhiều chất nền kim loại. Cực dương VA-SWCNT LIB được chế tạo hiển thị chu kỳ ổn định trong hàng trăm chu kỳ và công suất lớn ngay cả ở tốc độ chu kỳ cao.

    Nhà khoa học LLNL Jianchao Ye cho biết: “Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng các SWCNT trên kim loại Inconel này là những vật liệu đầy hứa hẹn cho các thiết bị điện hóa hiệu suất cao.

    Zalo
    Hotline