Các nhà nghiên cứu đã dự đoán về một mạng lưới carbon mới, tương tự như graphene, nhưng có cấu trúc vi mô phức tạp hơn, có thể dẫn đến việc chế tạo pin xe điện tốt hơn. Graphene được cho là dạng carbon đặc biệt nổi tiếng nhất. Nó đã được khai thác như một yếu tố tiềm năng mới trong công nghệ pin lithium-ion, nhưng các phương pháp sản xuất mới cuối cùng có thể tạo ra những loại pin tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.
Graphene có thể được xem như một mạng lưới các nguyên tử carbon, trong đó mỗi nguyên tử carbon được kết nối với ba nguyên tử carbon liền kề để tạo thành các hình lục giác nhỏ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu suy đoán rằng ngoài cấu trúc dạng tổ ong trực tiếp này, các cấu trúc khác cũng có thể được tạo ra.
Đây là vật liệu mới được phát triển bởi một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Marburg ở Đức và Đại học Aalto ở Phần Lan. Họ đã điều khiển các nguyên tử carbon theo những hướng mới. Mạng lưới biphenyl này được cấu tạo từ các hình lục giác, hình vuông và hình bát giác, tạo thành một lưới phức tạp hơn graphene. Các nhà nghiên cứu cho rằng, do đó, nó có các đặc tính điện tử khác biệt đáng kể, và ở một số khía cạnh, còn có những đặc tính ưu việt hơn.
Ví dụ, mặc dù graphene được đánh giá cao nhờ khả năng bán dẫn, nhưng mạng lưới carbon mới này lại hoạt động giống kim loại hơn. Trên thực tế, khi chỉ rộng 21 nguyên tử, các dải của mạng lưới biphenyl có thể được sử dụng làm sợi dẫn điện cho các thiết bị điện tử. Họ chỉ ra rằng ở quy mô này, graphene vẫn hoạt động như một chất bán dẫn.
Tác giả chính cho biết: “Loại mạng lưới carbon mới này cũng có thể được sử dụng làm vật liệu cực dương tuyệt vời cho pin lithium-ion. So với các vật liệu dựa trên graphene hiện nay, nó có dung lượng lưu trữ lithium lớn hơn.”
Cực dương của pin lithium-ion thường được cấu tạo từ than chì trải trên lá đồng. Nó có độ dẫn điện cao, điều này không chỉ cần thiết cho việc đưa các ion lithium vào giữa các lớp một cách thuận nghịch, mà còn vì nó có thể tiếp tục làm như vậy trong hàng nghìn chu kỳ. Điều này làm cho nó trở thành một loại pin hiệu quả cao, đồng thời cũng là loại pin có thể sử dụng lâu dài mà không bị suy giảm chất lượng.
Tuy nhiên, các giải pháp thay thế hiệu quả hơn và nhỏ gọn hơn dựa trên mạng lưới carbon mới này có thể giúp việc lưu trữ năng lượng pin trở nên hiệu quả hơn. Điều này có thể giúp xe điện và các thiết bị khác sử dụng pin lithium-ion trở nên nhỏ gọn và nhẹ hơn.
Tuy nhiên, giống như graphene, việc tìm ra cách sản xuất phiên bản mới này trên quy mô lớn là thách thức tiếp theo. Phương pháp lắp ráp hiện tại dựa trên một bề mặt vàng siêu mịn, trên đó các phân tử chứa carbon ban đầu tạo thành các chuỗi lục giác liên kết. Các phản ứng tiếp theo kết nối các chuỗi này để tạo thành các hình vuông và bát giác, khiến sản phẩm cuối cùng khác với graphene.
Các nhà nghiên cứu giải thích: “Ý tưởng mới là sử dụng các tiền chất phân tử được điều chỉnh để sản xuất biphenyl thay vì graphene. Mục tiêu hiện nay là sản xuất các tấm vật liệu lớn hơn để có thể hiểu rõ hơn về các đặc tính của nó.”
Thời gian đăng bài: 06/01/2022
