04:48 2021年04月17日
科技
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国立研究型技术大学MISIS(NUST MISIS)的科学家与俄罗斯科学院的同事共同创建了一种独特的硅纳米复合材料。

他们认为,这一研发成果将加速直接放置在电子产品印刷电路板上的“微电厂”技术的发展。研究结果发表在Microporous and Mesoporous Materials杂志上

科学家认为,多孔硅结构被越来越多地应用于微电子技术和生物医学。它的一个重要特性是大小不同的孔在整个材料中均匀分布:从表面纳米孔到大孔骨架。

在医学上,多孔硅膜起到过滤器的作用,例如用于血液透析。在便携式电子产品中,它们被用作微型燃料电池的电极,微型燃料电池是一种有前途的氢能源,可以集成到印刷电路板中。

然而,当与工作液体(水或弱碱性溶液)接触时,纳米多孔硅会逐渐被破坏。国立研究型技术大学MISIS (NUST MISIS)和俄罗斯科学院微电子技术问题研究所(IPTM RAS)的科学家们开发出一种独特的技术,通过沉积石墨烯涂层来从根本上改善多孔硅膜的性能。

“我们提出了独一无二的方法,在硅结构整个深度的孔道内壁上沉积多层石墨烯涂层。目前没有其它方法可以生产用于高效微燃料电池的电极。这种电源不仅可以为设备提供长期备用电源,而且可能会随着时间的推移取代电池。”NUST MISIS半导体与电介质材料科学系副教授叶卡捷琳娜·戈斯捷娃解释说。

由于采用新方法处理硅结构,其表面电阻降低了数百倍,并且对弱碱性溶液的稳定性显著提高。此外,由于在孔道内表面形成了额外的凸起,材料表面有效面积增加了两倍以上。正如科学家解释的那样,所有这些都极大地改善了微燃料电池的特性,并提高了其中所使用的昂贵催化剂的耐久性。

为了沉积涂层,使用了乙醇化学气相沉淀法。据技术开发者介绍,所提出的方法,其特点在于在工作腔中使用了“急剧压降”模式,即使在纳米孔闭合层也能确保石墨烯的沉积。

该项新技术受2020年9月1日俄罗斯第2731278号专利保护。研究结果在莫斯科"2021阿基米德" 国际发明创新技术展览会上展出。今后,研究团队计划调整该技术,以适应工业化应用的要求。

 

关键词
纳米, 复合材料, 电子产品, 电池, 俄罗斯
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