به گزارش روز يكشنبه گروه علمي ايرنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو رياست جمهوري، امروزه تجهيزات الكترونيكي مانند تلفن‌هاي همراه و لپ‌تاپ به زندگي بشر پيوند خورده‌اند و صنعت توليد تجهيزات الكترونيكي به‌سرعت در حال پيشرفت است. شركت‌هاي بزرگ توليد تجهيزات الكترونيك به دنبال افزودن قابليت‌هاي متعدد از جمله قابليت انعطاف پذيري بالا به محصولات خود هستند. خازن ها جزيي جدايي‌ناپذير در تجهيزات الكترونيكي، به‌خصوص تجهيزات الكترونيكي قابل‌حمل به شمار مي‌روند. ازاين‌رو جهت استفاده در ادوات الكترونيكي منعطف قابل حمل و يا منسوجات هوشمند، توليد خازن‌هاي انعطاف‌پذير ضروري به نظر مي‌رسد.
وحيد بابااحمدي محقق دانشگاه صنعتي امبيركبير، با اشاره به مشكلات موجود در مسير توليد تجهيزات الكترونيكي منعطف در رابطه با اهداف دنبال شده در اين طرح گفت: در زمينه ساخت ادوات ذخيره كننده انرژي مشكلاتي نظير عدم پايداري در برابر شست‌وشو و انعطاف كم ساختار وجود دارد كه كاربرد گسترده آن‌ها را با مشكل مواجه كرده است. در طرح حاضر با نشاندن نانوصفحات گرافن روي بستري از جنس پارچه پلي استر اين مشكل تا حدود زيادي حل شده است.
وي افزود: در واقع در اين طرح يك نمونه ابرخازن پارچه‌اي توليد شده كه پايداري زيادي دارد و پس از شست‌وشو نيز دچار افت كارايي نمي‌شود و مي توان از آن در منسوجات هوشمند و يا ادوات الكترونيكي منعطف استفاده نمود.
توليد ابرخازن‌ها نيازمند ساختاري رسانا و با سطح مخصوص بزرگ است. در طرح حاضر اين سطح بزرگ با استفاده از نانوصفحات گرافن تأمين شده است و استفاده از الكتروليت حالت جامد موجب شده تا بتوان ساختار خازن را به يك ساختار منعطف تبديل كرد. اين ساختارهاي سه‌بعدي نانومتري موجب افزايش سرعت فعاليت‌هاي الكتروشيميايي مي‌شود كه اين امر در تبادل يون بسيار مؤثر است.
به گفته بابااحمدي، گرافن اكسيد به دليل سطح مخصوص بسيار بالا و همچنين پتانسيل تبديل به گرافن، به‌عنوان تركيب اصلي جهت توليد ابرخازن مورد استفاده قرار گرفته است. اما اين تركيب علي‌رغم خواص منحصربه‌فرد، پايداري بسيار پاييني در برابر رطوبت از خود نشان مي‌دهد. ازاين‌رو در اين تحقيق با استفاده از مواد كراس‌لينك كننده امكان افزايش پايداري شست و شوي گرافن اكسيد و الكتروليت حالت جامد (PVA-H2SO4) ميسر شده است. ساختار ابرخازن با استفاده از پرتودهي ليزر به صورت مستقيم و با الگوي مشخص روي پارچه كراس لينك شده ايجاد مي‌شود. با توجه به حضور الكتروليت جامد كراس‌لينك شده، مي‌توان يك پوشش يكنواخت روي سطح ايجاد كرد. پس از ايجاد ساختار خازني، از آناليزهايي مانند پراش اشعه ايكس، ميكروسكوپ الكتروني FESEM و رامان براي مشخصه يابي ساختار و از روش ولتامتري چرخه‌اي، امپدانس الكتروشيميايي به‌منظور بررسي رفتار ذخيره‌سازي انرژي استفاده شده است.
نتايج به‌دست‌آمده از آزمون‌هاي آزمايشگاهي حاكي از آن است كه ميزان دانسيته ذخيره انرژي در حالت‌هاي مختلف خمشي و پس از شست‌وشو 756 ميكروفاراد بر سانتي‌متر مربع است و كارايي ابرخازن پس از 1000 بار سيكل شارژ/تخليه به ميزان 98.3 حفظ شده است.
شايان‌ذكر است نمونه اوليه اين نوع پارچه‌ها توليد شده و در اداره مالكيت‌هاي معنوي به شماره ثبت اختراع 94582 به ثبت رسيده است.
وحيد بابااحمدي– دانشجوي مقطع دكتري دانشگاه صنعتي اميركبير و دكتر مجيد منتظر– عضو هيأت علمي اين دانشگاه در انجام اين طرح همكاري داشته‌اند. نتايج اين كار در مجله Journal of Power Sources با ضريب تاثير 6.396 (جلد 367، سال 2017، صفحات 34 تا 41) منتتشر شده است.
علمي**1023**1440
تنظيم:ابوالقاسم تيموري** انتشار: گلشن
تهران- ايرنا- محققان دانشگاه صنعتي اميركبير موفق به توليد نمونه اوليه ابرخازني شدند كه مي‌توان از آن در توليد تجهيزات الكترونيكي منعطف و منسوجات هوشمند بهره برد. در اين طرح آزمايشگاهي، ساختار يك ابرخازن ميكرومتري روي بستري از منسوجات با روش طراحي ليزر ايجاد شده است.
