09:35 2021年04月12日
科技
縮短網址
0 170

國立研究型技術大學MISIS(NUST MISIS)的科學家與俄羅斯科學院的同事共同創建了一種獨特的硅納米復合材料。

他們認為,這一研發成果將加速直接放置在電子產品印刷電路板上的「微電廠」技術的發展。研究結果發表在Microporous and Mesoporous Materials雜誌上

科學家認為,多孔硅結構被越來越多地應用於微電子技術和生物醫學。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。

在醫學上,多孔硅膜起到過濾器的作用,例如用於血液透析。在便攜式電子產品中,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。

然而,當與工作液體(水或弱鹼性溶液)接觸時,納米多孔硅會逐漸被破壞。國立研究型技術大學MISIS (NUST MISIS)和俄羅斯科學院微電子技術問題研究所(IPTM RAS)的科學家們開發出一種獨特的技術,通過沈積石墨烯塗層來從根本上改善多孔硅膜的性能。

「我們提出了獨一無二的方法,在硅結構整個深度的孔道內壁上沈積多層石墨烯塗層。目前沒有其它方法可以生產用於高效微燃料電池的電極。這種電源不僅可以為設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。」NUST MISIS半導體與電介質材料科學系副教授葉卡捷琳娜·戈斯捷娃解釋說。

由於採用新方法處理硅結構,其表面電阻降低了數百倍,並且對弱鹼性溶液的穩定性顯著提高。此外,由於在孔道內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,並提高了其中所使用的昂貴催化劑的耐久性。

為了沈積塗層,使用了乙醇化學氣相沈澱法。據技術開發者介紹,所提出的方法,其特點在於在工作腔中使用了「急劇壓降」模式,即使在納米孔閉合層也能確保石墨烯的沈積。

該項新技術受2020年9月1日俄羅斯第2731278號專利保護。研究結果在莫斯科"2021阿基米德" 國際發明創新技術展覽會上展出。今後,研究團隊計劃調整該技術,以適應工業化應用的要求。

 

關鍵詞
納米, 復合材料, 電子產品, 電池, 俄羅斯
社區公約討論