(Phys.org) - Pela primeira vez, cientistas integraram a transparência ao autônomo, papel grafeno flexível (FFT-GP), e demonstrou que o novo material pode melhorar muito o desempenho dos supercapacitores.

"O papel de grafeno independente e flexível foi sintetizado pela primeira vez, e a capacitância foi melhorada em quase 1000 vezes em comparação com a dos supercapacitores à base de filme de grafeno de deposição química de vapor laminado ou enrugado, "Chengxin Wang, Professor da Universidade Sun Yat-sen (Zhongshan) em Guangzhou, China, contado Phys.org . "A capacitância para os supercapacitores baseados em FFT-GP também é pelo menos dez vezes maior do que os valores relatados anteriormente para supercapacitores transparentes e flexíveis baseados em materiais de carbono puro. No entanto, alguns supercapacitores não transparentes à base de carbono ainda têm um desempenho melhor do que o supercapacitor transparente à base de FFT-GP. "

Wang e seus co-autores publicaram um artigo sobre o novo material em uma edição recente da Nano Letras .

O desempenho aprimorado decorre em grande parte dos blocos de construção de grafeno semelhantes a prisma de que o FFT-GP é feito. As estruturas ocas do grafeno em forma de prisma que dão ao material sua transparência também fornecem espaço adicional para que as reações químicas ocorram em comparação com outros materiais. Além disso, as estruturas semelhantes a prisma alinhadas e interconectadas fornecem uma ampla estrada aberta para íons e elétrons viajarem, e o bom transporte de carga leva a um melhor desempenho geral.

Para fazer o novo material, os pesquisadores tiveram que superar o maior obstáculo enfrentado pela síntese do fino, folhas transparentes de grafeno, o que significa que as folhas se quebram facilmente ao serem removidas de seu gabarito. Aqui, os pesquisadores usaram pó de NaCl - essencialmente sal de mesa finamente moído - como modelo para o crescimento de FFT-GP. Usando um método chamado deposição de vapor químico intensificada por plasma de micro-ondas, os pesquisadores criaram uma "atmosfera de plasma" de NaCl, carbono, e hidrogênio. No final deste processo, o NaCl pode recristalizar em um substrato de silício. Esses cristais de NaCl servem como modelos sobre os quais os fragmentos de grafeno se formam e crescem em grafeno semelhante a prisma, que pode ser retirado do substrato com uma lâmina de barbear.

Embora o FFT-GP criado aqui seja um pouco enrugado e tenha uma cor marrom claro, os pesquisadores demonstraram que ainda pode suportar mais de 1, 000 ciclos de flexão e alongamento com pouca perda de capacidade, e ainda transmite luz com clareza. Os pesquisadores também demonstraram um dispositivo tandem feito de dois supercapacitores baseados em FFT-GP integrados colocados sobre a tela de um smartphone (para demonstrar transparência) que acende um LED.

A combinação de flexibilidade do material, transparência, condutividade elétrica, e uma grande área de superfície abre as portas para muitas novas aplicações potenciais, como células solares extensíveis e transparentes, displays enrolados, e optoeletrônicos autoalimentados e vestíveis. A estrutura oca do grafeno semelhante a prisma também pode ser explorada para outros usos, como armazenar mais corante absorvente de luz em células solares sensibilizadas por corante. Os pesquisadores planejam explorar essas possibilidades no futuro.

"Primeiro, estamos tentando usar FFT-GP em células solares sensibilizadas com corante, "Disse Wang." Devido aos seus blocos de construção de grafeno ocos e porosos, com grande área de superfície eficiente, maiores quantidades de corante absorvente de luz podem ser armazenadas do que em outros materiais de grafeno. Talvez este projeto seja a melhor solução para melhorar a adsorção do corante e aumentar a capacidade de captura e espalhamento de luz em comparação com outros materiais de grafeno. Segundo, Compostos de alta capacitância teórica baseados em FFT-GP serão sintetizados para melhorar a densidade de energia de supercapacitores transparentes baseados em FFT-GP. Terceiro, FFT-GP pode ser aplicado como ânodos de bateria de íon-lítio, e então uma bateria de íon-lítio de estado sólido transparente pode ser desenvolvida. "

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