(a) Un diagrama esquemático del proceso de bombardeo con haz de electrones para inducir grafeno en poliimida; (b) imagen SEM de EIG; (c) Espectros Raman (arriba) y espectros XRD (abajo) de EIG y película de poliimida. (d) Las curvas CV a diferentes velocidades de exploración del electrodo EIG; (e) Los diagramas GCD a diferentes densidades de corriente del electrodo EIG; (f) Rendimiento fototérmico de materiales EIG a -40 ° C. Crédito:Li Nian
Recientemente, El grupo de investigación del profesor Wang Zhenyang de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha preparado películas de grafeno poroso macroscópico grueso tridimensional (3D).
Usando un haz de electrones de alta energía como fuente de energía y aprovechando las características de alta energía cinética y baja reflexión del haz de electrones, los investigadores indujeron directamente el precursor de poliimida en una película de cristal de grafeno poroso 3D con un grosor de hasta 0,66 mm. Los resultados de la investigación relacionada se publicaron en la revista. Carbón .
El grafeno ha demostrado ser un nuevo material estratégico debido a sus numerosas propiedades químicas y físicas excepcionales. La integración de una red de grafeno poroso dimensional (3D) puede evitar que se vuelvan a apilar las láminas de grafeno y permite un fácil acceso y difusión de iones. Sin embargo, La síntesis eficiente de películas de grafeno poroso 3D macroscópicas y gruesas sigue siendo un desafío.
La alta energía instantánea de un láser puede inducir la carbonización directa de la matriz que contiene carbono para formar grafeno de alta calidad cristalina. Pero la profundidad de penetración del láser en la matriz que contiene carbono es bastante baja, resultando en un espesor insuficiente de la película de grafeno preparada, lo que limita su aplicación en dispositivos reales. Por lo tanto, La exploración de una fuente de energía más eficaz es un problema clave que debe resolverse con urgencia para la aplicación industrial del grafeno inducido por haces de alta energía.
En esta investigación, Los investigadores utilizaron un rayo electrónico de alta energía como nueva fuente de energía para realizar una preparación eficiente de películas de cristal de grafeno poroso 3D macroscópicas gruesas sobre el precursor de poliimida.
En comparación con los láseres, Los rayos-e de alta energía poseen muchas ventajas, incluida la reflexión cero, alta energía cinética, efecto de inyección, y control de enfoque simple, haciendo del rayo electrónico una mejor fuente de energía para inducir rápidamente la carbonización de precursores de poliimida para producir grafeno.
Hidrógeno, el oxígeno y algunos otros componentes de la poliimida pueden escapar rápidamente en forma de gas, resultando en una abundante estructura de poros 3D de grafeno.
Este estudio muestra que el espesor de la película de grafeno inducido por haz de electrones (EIG) es tan alto como 0,66 mm, y la tasa de síntesis es de 84 cm 2 / min, que es significativamente más grande que el ofrecido por un láser. Es más, EIG se ha aplicado con éxito al campo de los electrodos supercondensadores, que muestra una excelente capacidad de almacenamiento electroquímico.
Con un destacado rendimiento fototérmico, EIG también se puede aplicar al campo del antihielo y deshielo fototérmico solar. Las temperaturas pueden ser de -40 ° C, que se considera ultrabajo.
