В России придумали, как заменить аккумуляторы «микроэлектростанциями»
В НИТУ «МИСиС» совместно с РАН создали уникальный нанокомпозит на основе кремния.
Разработка ускорит развитие технологии «микроэлектростанций», которые можно будет размещать прямо в печатных платах электроники.
Структуры из пористого кремния все активнее применяют в микроэлектронике и биомедицине, потому что они плавно распределяются по всему материалу пор разных размеров.
В медицине мембраны из пористого кремния играют роль фильтров, например, для гемодиализа. В переносной электронике их используют как электроды для микротопливных элементов — перспективных водородных источников энергии, которые можно интегрировать в печатные платы.
Однако при контакте с рабочими жидкостями — водой или слабощелочными растворами — нанопористый кремний постепенно разрушается. Ученые разработали методику, которая сделает пористые кремниевые мембраны устойчивее к жидкостям за счет нанесения графенового покрытия.
Графеновое покрытие на кремниевых структурах в сотни раз уменьшает поверхностное электросопротивление и делает мембраны устойчивее к слабощелочным растворам. В порах формируется дополнительный рельеф, и площадь полезной поверхности материала увеличивается более чем в три раза — все это резко повышает характеристики микротопливного элемента и делает дорогие катализаторы, которые в нем применяют, долговечнее.
Для создания покрытия использовали газофазное химическое осаждение из паров спирта. Режим «резкого перепада давления» в рабочей камере позволяет графену осаждаться даже в слоях с замкнутыми нанопорами.
В дальнейшем научный коллектив намерен адаптировать технологию для применения в промышленности.
Результаты исследования опубликованы в журнале Microporous and Mesoporous Materials.
