ბოლო წლებში, მეცნიერების განვითარებასა და ტექნოლოგიების მუდმივ ცვლილებასთან ერთად, ჭკვიანი ტარებადი მოწყობილობები კვლევის ერთ-ერთ ცხელ წერტილად იქცა. ტარებადი ელექტრონული პროდუქტების ენერგომოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად, მაღალი დონის ინტელექტუალური ტარებადი მოწყობილობების ინდუსტრიაში ახალი ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიების გამოყენებამ დიდი ყურადღება მიიპყრო. მაღალი ენერგიის სიმკვრივის მქონე მოქნილი სუპერკონდენსატორების (FSC) შემუშავება ახალი ენერგიის სფეროში ერთ-ერთ დიდ გამოწვევად იქცა.

ორგანზომილებიანი ბორის ნანოფურცლა თეორიულად ოთხჯერ უფრო ტევადია, ვიდრე გრაფენი და სუპერკონდენსატორების ელექტროდებისთვის ერთ-ერთი სასურველი მასალაა. თუმცა, ფენებს შორის გამტარობის სხვაობის, მცირე სპეციფიკური ზედაპირის ფართობისა და დაბალი ფორიანობის გამო, სუპერკონდენსატორებზე გამოყენებისას ის სერიოზულად შეზღუდავს მუხტის გადაცემას, იონების დიფუზიას და შენახვას, რის შედეგადაც მისი ენერგიის სიმკვრივის გაუმჯობესება რთულია. ამიტომ, ახალი 2-D ბორზე დაფუძნებული FSC-ების შემუშავება მაღალი ფორიანობით, დიდი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობითა და მაღალი ენერგიის სიმკვრივით, მნიშვნელოვან კვლევის თემად იქცა.

ზემოაღნიშნული პრობლემების გადასაჭრელად, ნანძინის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის კვლევითმა ჯგუფმა ბორის ნანოფურცლის მოწესრიგებული ნანოსტრუქტურის დიზაინით დაიწყო და მიკროსითხის ელექტროსტატიკური დატრიალების ტექნოლოგიის გამოყენებით მოამზადა ანიზოტროპული ბორ-ნახშირბადის ჰეტეროგენული ნანოფურცლის (ABCNs) ბოჭკოვანი ელექტროდი. ქვემოდან ზემოთ აირადი ფაზის გაშიშვლებისა და კონდენსაციის სტრატეგიის საფუძველზე, მასიურ ბორს შორის bB ბმა გაიხსნა ორგანზომილებიანი ბორის ნანოფურცლის წარმოსაქმნელად. ამავდროულად, bC ქიმიური ბმა შეიყვანეს bC ნანოფურცლაში და აზოტით დოპირებული ნახშირბადის ნანოფურცლა ადგილზე იქნა შეცვლილი ბორ-ნახშირბადის ორშრიანი ჰეტეროგენული ნანოფურცლის წარმოსაქმნელად. ნანოფურცლას შეუძლია გააძლიეროს ინტერფეისის შეერთება, გააუმჯობესოს მუხტის გადაცემის უნარი და ეფექტურად ხელი შეუწყოს იონების კინეტიკურ დიფუზიას და შენახვას.

ABCN-ების სინთეზის პრინციპი და ბლოკური ბორის, ბორის ნანოფურცლის და ABCN-ების მორფოლოგია.

ამავდროულად, FSC-ების ელექტროდების დაბალი მექანიკური მოქნილობისა და დიდი ფართობის მომზადების სირთულის პრობლემის გადასაჭრელად, მკვლევარებმა მიკროფლუიდური ელექტროსტატიკური დატრიალების მეთოდის გამოყენებით შექმნეს მაღალი მოქნილობისა და მაღალი გამტარობის მქონე ქსოვილის ელექტროდები (ტრადიციულ ელექტროსტატიკურ დატრიალებასთან შედარებით, დატრიალების სითხის შემადგენლობისა და სტრუქტურის დინამიურად კონტროლი შესაძლებელია სითხეების ლამინარული ნაკადისა და დიფუზიური მახასიათებლების გამოყენებით). ქსოვილის ელექტროდით აგებულმა FSC-ებმა აჩვენეს ულტრამაღალი ენერგიის შენახვის ტევადობა, 167.05 მვტ.სთ/სმ3 ენერგიის სიმკვრივით და 534.5 F/სმ3 მოცულობითი სპეციფიკური ტევადობით, რამაც საფუძველი ჩაუყარა FSC-ების დიდი დეფორმაციის მქონე ტარებად ელექტრომომარაგების გამოყენებას.

მიკროფლუიდური ელექტროსპინინგის მეთოდით მომზადებული ABCN-ების ნანოკომპოზიტური ბოჭკოვანი მემბრანა და მისი თვისებები

ზემოაღნიშნული კვლევის საფუძველზე, FSC-ები და წნევის სენსორები ინტეგრირებულია ქსოვილში, რათა შეიქმნას ტარებადი ენერგიის აღმდგენი სისტემა, რომელსაც შეუძლია რეალურ დროში სტაბილურად აკონტროლოს ადამიანის სხეულის სხვადასხვა ფიზიოლოგიური სიგნალი, როგორიცაა მაჯის პულსი, გულისცემა, თითების, ზურგისა და კისრის მოხრის სიგნალები და ა.შ., რაც უზრუნველყოფს FSC-ების პრაქტიკული გამოყენების ახალ გზას ტარებად სფეროში.

ტარებადი ენერგიის დაგროვება - სენსორული სისტემა და მისი გამოყენება

თეზისის ბმულები: https://doi.org/10.1002/anie.202011523