محققان پیش‌بینی کرده‌اند که یک شبکه کربنی جدید، مشابه گرافن، اما با ریزساختار پیچیده‌تر، وجود خواهد داشت که ممکن است به باتری‌های بهتر برای خودروهای الکتریکی منجر شود. گرافن مسلماً معروف‌ترین شکل عجیب کربن است. این ماده به عنوان یک قانون بازی جدید بالقوه برای فناوری باتری لیتیوم-یون مورد استفاده قرار گرفته است، اما روش‌های جدید تولید در نهایت می‌توانند باتری‌های با قدرت بیشتر تولید کنند.
گرافن را می‌توان به عنوان شبکه‌ای از اتم‌های کربن در نظر گرفت که در آن هر اتم کربن به سه اتم کربن مجاور متصل شده و شش‌ضلعی‌های کوچکی تولید می‌کند. با این حال، محققان حدس می‌زنند که علاوه بر این ساختار لانه زنبوری مستقیم، ساختارهای دیگری نیز می‌توانند تولید شوند.
این ماده جدیدی است که توسط تیمی از دانشگاه ماربورگ آلمان و دانشگاه آلتو فنلاند توسعه داده شده است. آنها اتم‌های کربن را به جهات جدید هدایت کردند. این شبکه که به اصطلاح بیفنیل نامیده می‌شود از شش ضلعی‌ها، مربع‌ها و هشت ضلعی‌ها تشکیل شده است که شبکه‌ای پیچیده‌تر از گرافن است. محققان می‌گویند، بنابراین، خواص الکترونیکی آن به طور قابل توجهی متفاوت و از برخی جهات مطلوب‌تر است.
برای مثال، اگرچه گرافن به دلیل توانایی‌اش به عنوان یک نیمه‌رسانا ارزشمند است، اما شبکه کربنی جدید بیشتر شبیه یک فلز رفتار می‌کند. در واقع، وقتی تنها ۲۱ اتم عرض دارد، نوارهای شبکه بیفنیل می‌توانند به عنوان رشته‌های رسانا برای دستگاه‌های الکترونیکی استفاده شوند. آنها خاطرنشان کردند که در این مقیاس، گرافن هنوز مانند یک نیمه‌رسانا رفتار می‌کند.
نویسنده اصلی گفت: «این نوع جدید از شبکه کربنی همچنین می‌تواند به عنوان یک ماده آند عالی برای باتری‌های لیتیوم-یونی مورد استفاده قرار گیرد. در مقایسه با مواد مبتنی بر گرافن فعلی، ظرفیت ذخیره‌سازی لیتیوم بیشتری دارد.»
آند باتری لیتیوم-یونی معمولاً از گرافیتی تشکیل شده است که روی فویل مسی پخش شده است. این ماده رسانایی الکتریکی بالایی دارد که نه تنها برای قرار دادن برگشت‌پذیر یون‌های لیتیوم بین لایه‌های آن ضروری است، بلکه به این دلیل است که می‌تواند این کار را برای هزاران چرخه بالقوه ادامه دهد. این امر آن را به یک باتری بسیار کارآمد تبدیل می‌کند، بلکه باتری‌ای است که می‌تواند برای مدت طولانی بدون تخریب دوام بیاورد.
با این حال، جایگزین‌های کارآمدتر و کوچک‌تر مبتنی بر این شبکه کربنی جدید می‌توانند ذخیره‌سازی انرژی باتری را فشرده‌تر کنند. این امر ممکن است خودروهای الکتریکی و سایر دستگاه‌هایی که از باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده می‌کنند را کوچک‌تر و سبک‌تر کند.
با این حال، مانند گرافن، چالش بعدی، کشف چگونگی تولید این نسخه جدید در مقیاس بزرگ است. روش فعلی مونتاژ به یک سطح طلای فوق‌العاده صاف متکی است که روی آن مولکول‌های حاوی کربن در ابتدا زنجیره‌های شش ضلعی متصل تشکیل می‌دهند. واکنش‌های بعدی این زنجیره‌ها را به هم متصل می‌کنند تا اشکال مربعی و هشت ضلعی تشکیل دهند و نتیجه نهایی را متفاوت از گرافن می‌کنند.
محققان توضیح دادند: «ایده جدید، استفاده از پیش‌سازهای مولکولی تنظیم‌شده برای تولید بیفنیل به جای گرافن است. هدف فعلی، تولید صفحات بزرگ‌تری از این ماده است تا بتوان خواص آن را بهتر درک کرد.»
زمان ارسال: ژانویه-06-2022
