俄羅斯國立研究型技術(shù)大學與俄羅斯科學院微電子技術(shù)問題研究所的科研人員,通過沉積石墨烯涂層技術(shù)開發(fā)出一種獨特的硅納米復合材料。研究人員認為,這一研發(fā)成果將加速直接放置在電子產(chǎn)品印刷電路板上的“微電廠”技術(shù)的發(fā)展。研究結(jié)果發(fā)表在《微孔和中孔材料 》雜志上。
多孔硅結(jié)構(gòu)被越來越多地應用于微電子技術(shù)和生物醫(yī)學。它的一個重要特性是大小不同的孔在整個材料中均勻分布:從表面納米孔到大孔骨架。在醫(yī)學上,多孔硅膜起到過濾器的作用,例如用于血液透析。在便攜式電子產(chǎn)品中,它們被用作微型燃料電池的電極,微型燃料電池是一種有前途的氫能源,可以集成到印刷電路板中。但當與工作液體(水或弱堿性溶液)接觸時,納米多孔硅會逐漸被破壞。俄羅斯國立研究型技術(shù)大學和俄羅斯科學院微電子技術(shù)問題研究所的科學家們開發(fā)出一種獨特的技術(shù),通過沉積石墨烯涂層來從根本上改善多孔硅膜的性能。
俄羅斯國立研究型技術(shù)大學半導體與電介質(zhì)材料科學系副教授葉卡捷琳娜·戈斯捷娃解釋說:“我們提出了獨一無二的方法,在硅結(jié)構(gòu)整個深度的孔道內(nèi)壁上沉積多層石墨烯涂層。目前沒有其他方法可以生產(chǎn)用于高效微燃料電池的電極。這種電源不僅可以為設(shè)備提供長期備用電源,而且可能會隨著時間的推移取代電池。”
由于采用新方法處理硅結(jié)構(gòu),其表面電阻降低了數(shù)百倍,并且對弱堿性溶液的穩(wěn)定性顯著提高。此外,由于在孔道內(nèi)表面形成了額外的凸起,材料表面有效面積增加了兩倍以上。正如科學家解釋的那樣,所有這些都極大地改善了微燃料電池的特性,并提高了其中所使用的昂貴催化劑的耐久性。
研究人員稱,為了沉積涂層,使用了乙醇化學氣相沉淀法,其特點在于在工作腔中使用了“急劇壓降”模式,即使在納米孔閉合層也能確保石墨烯的沉積。
原標題:俄開發(fā)用“微電廠”取代電池技術(shù)