Новини науки

Українець Юрій Гогоці та його колеги з Дрексельського університету (США) винайшли нові матеріали, які здатні акумулювати і зберігати більшу кількість енергії, аніж раніше відомі, і назвали їх Максене (MXenes). Цей матеріал можна застосовувати в багатьох приладах: в електронних пристроях, для захисту від електромагнітних хвиль та інших.

На сьогодні все інтенсивніше розвивається електроніка, інтернет, сонячні батареї і вітрова енергетика активно завойовують світ. Щоб зберігати енергію під час використання цих пристроїв потрібні нові рішення.

Юрій та група вчених з Дрексельського університету відкрили нові матеріали, які назвали Максене (MXenes). Це графени або 2D-кристали — нові матеріали з новими властивостями, про які невідомо було раніше. Вони дуже тонкі, всього кілька атомних шарів, і мають відносно велику площу.

Для того, щоб створити суперконденсатори, необхідні нові матеріали з новими властивостями. Вчені синтезували близько 20 нових матеріалів Максене, які пробують для створення нових акумуляторів. Структура матеріалів завтовшки лише 1 нанометр.

Відкриті Юрієм матеріали складаються з шарів вуглецю або азоту, розташованих між двома шарами металу. Наприклад, Максен Ti 2C — це атомний шар вуглецю із двома шарами титану. Максени можуть бути багатошаровими і завдяки цьому мати більшу площу.

Такі суперконденсатори можна буде використовувати в нічний час на автомобілях, які працюють на сонячних батареях. Супермісткі конденсатори можна буде використовувати в комп’ютері або телефоні, зарядити їх за хвилину-дві і заряд буде триматися значно довше, ніж звичайний навіть за температури до мінус 40 °C, коли звичайні смартфони швидко розряджаються.

Юрій Гогоці передбачає, що його команда поліпшила суперконденсатори такого типу майже до можливих фізичних кордонів. Однак є й інший варіант — використовувати псевдоконденсатори.

Їх робота схожа на роботу конденсаторів із подвійним електронним шаром. Але насправді на їх поверхні відбуваються електрохімічні реакції — як в літій-іонних акумуляторах. В результаті можливо запасти значно більше енергії. Псевдоконденсатори будуть запасати і віддавати енергію так само швидко, як традиційні конденсатори, проте її буде настільки багато, як в літій-іонних акумуляторах.

На сьогодні вчені досліджують можливість застосування цих матеріалів у різних галузях промисловості, і Дрексельський університет вже веде переговори з промисловими організаціями.

Перший 2D-кристал, графен, отримали в 2004 році фізики з Манчестера Андрій Гейм і Костянтин Новосьолов, яким за це відкриття присудили Нобелівську премію.