Нить на основе оксида графена, использующаяся как компонент суперконденсаторов, достигла ёмкости, в полтора раза превосходящей лучший предшествующий образец, что сулит текстилю резкое «поумнение».

Австралийские и ирландские учёные во главе с Гордоном Уоллесом (Gordon Wallace) из Вуллонгонгского университета (Австралия) создали нить из оксида графена, которая показала рекордную ёмкость, когда-либо достигавшуюся для нитей на основе графена или его соединений.

Рис. 1. Перейдёт ли носимая электроника от громоздких и неуклюжих нынешних «блинкомов» и прочих «гуглоглассов» к по-настоящему гибкой стадии? (Иллюстрация Chuck Todd / MCT).

Материалы с такой ёмкостью обычно рассматриваются как кандидаты в суперконденсаторы, поскольку их способность накапливать электроны позволяет хранить значительное количество энергии и при этом чрезвычайно быстро отдавать её, когда требуется, а затем столь же стремительно заряжаться.

Ранее другие учёные демонстрировали суперконденсаторы на углеродных нанотрубках и графене, однако их результаты оставляли желать лучшего, и рекордом были 265 фарад на грамм. Между тем расчёты показывают, что для

графена вполне достижим уровень в 500 Ф/г и больше.

Для производства «графеновой» пряжи использовался метод мокрого прядения, позволяющий получить хотя и пористые, но очень прочные графеновые нити неограниченной длины с модулем Юнга, равным 29 ГПа. Это много больше, чем у обычной стали.

Иными словами, такие нити очень трудно растянуть. По сути, в части прочности перед нами искусственная альтернатива хорошей пеньке.

Волокно свито пополам из оксида графена и восстановленного оксида графена. Площадь поверхности для первого компонента равна 2 600 м²/г и 2 210 м²/г для восстановленного оксида графена. Ёмкость устройств на таком волокне достигла 410 Ф/г, то есть она в полтора с лишним раза выше предшествующего рекордного показателя. Вместе с тем это примерно 80% от теоретически достижимого максимума, что следует оценивать как чрезвычайно достойный результат.

Рис. 2. Нить на оксиде графена обладает неплохим модулем упругости. (Фото Gordon G. Wallace et al).

Самой перспективной областью применения этой прочной и гибкой нити материаловеды называют портативные накопители энергии для носимой электроники и «умного текстиля» — электронных устройств минимальной толщины, интегрируемых прямо в одежду и способных испытывать высокие нагрузки, включая регулярную стирку, без снижения потребительских качеств. Хотя уже сегодня есть химические аккумуляторы, могущие снабжать энергией такую электронику, их способность переносить стирку и грубое обращение пока низка, чего не скажешь о новом волокне на оксиде графена.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале ACS Nano.