Исследовательская группа под руководством доктора Хан Джунг Тарка из Центра исследований нано-гибридных технологий KERI совершила значительный прорыв в области носимой электроники. Ученые успешно разработали «функциональные провода» для носимых электронных устройств, применив существующие методы обработки синтетических волокон. Результаты этого инновационного исследования были опубликованы в престижном научном журнале ACS Nano.
Ключевым достижением команды стало создание высокоэнергетических и легких проводов с использованием одностенных углеродных нанотрубок (УНТ). Эти материалы обладают поистине впечатляющими свойствами: они в 100 раз прочнее стали, имеют электропроводность, сравнимую с медью, и демонстрируют превосходную гибкость благодаря структуре из углеродных атомов, соединенных в шестиугольные кольца, образующие цилиндрическую форму. Даже небольшое количество УНТ значительно увеличивает плотность энергии, что позволяет сократить использование тяжелой меди в электронных устройствах.
Однако работа с УНТ представляла серьезную техническую проблему. Нанотрубки имеют сильную тенденцию к агломерации и образованию запутанных структур, что делает их диспергирование с помощью органических растворителей и других методов крайне затруднительным. Для применения в электронике требовались передовые технологические решения.
Исследователи разработали инновационный процесс решения этой проблемы. Сначала к порошку УНТ добавляли небольшое количество сильной кислоты и присадок, затем вводили кислородные функциональные группы на поверхность для совместимости с растворителями. После этого смесь замешивали и хранили при низкой температуре (2°C). Для улучшения дисперсии УНТ использовался оксид графена с контролируемым размером, что также уменьшало засорение сопел при прядении. В результате УНТ с кислородными функциональными группами связывались в единую нить посредством водородных связей.
Эффективность разработанных проводов была подтверждена в ходе испытаний с участием нескольких исследовательских групп. Команда доктора Ким Тэхуна из Корейского института материаловедения (KIMS) использовала провода из УНТ для создания текстильных суперконденсаторов и подтвердила их превосходные возможности по хранению энергии. Параллельно исследовательская группа профессора Ли Ви Хёнга из Университета Конкук продемонстрировала отличные характеристики газовых сенсоров на основе этих проводов для обнаружения вредных газов.
Потенциальные области применения новой технологии весьма обширны. Она может использоваться в умной одежде, например, для пожарных, в оборонной промышленности, а также потенциально заменить медные провода в электромобилях, дронах и других транспортных средствах. Это первое в мире достижение по диспергированию функционализированных УНТ в органических растворителях для прядения растворов.
Значимость этого прорыва трудно переоценить. Технология будет способствовать разработке легких, долговечных носимых электронных устройств и может существенно улучшить легкость конструкции и энергоэффективность в будущих транспортных средствах. Использование углеродных нанотрубок вместо традиционных материалов открывает новую эру в создании электронных компонентов, сочетающих минимальный вес с максимальной производительностью.
Изображение носит иллюстративный характер
Ключевым достижением команды стало создание высокоэнергетических и легких проводов с использованием одностенных углеродных нанотрубок (УНТ). Эти материалы обладают поистине впечатляющими свойствами: они в 100 раз прочнее стали, имеют электропроводность, сравнимую с медью, и демонстрируют превосходную гибкость благодаря структуре из углеродных атомов, соединенных в шестиугольные кольца, образующие цилиндрическую форму. Даже небольшое количество УНТ значительно увеличивает плотность энергии, что позволяет сократить использование тяжелой меди в электронных устройствах.
Однако работа с УНТ представляла серьезную техническую проблему. Нанотрубки имеют сильную тенденцию к агломерации и образованию запутанных структур, что делает их диспергирование с помощью органических растворителей и других методов крайне затруднительным. Для применения в электронике требовались передовые технологические решения.
Исследователи разработали инновационный процесс решения этой проблемы. Сначала к порошку УНТ добавляли небольшое количество сильной кислоты и присадок, затем вводили кислородные функциональные группы на поверхность для совместимости с растворителями. После этого смесь замешивали и хранили при низкой температуре (2°C). Для улучшения дисперсии УНТ использовался оксид графена с контролируемым размером, что также уменьшало засорение сопел при прядении. В результате УНТ с кислородными функциональными группами связывались в единую нить посредством водородных связей.
Эффективность разработанных проводов была подтверждена в ходе испытаний с участием нескольких исследовательских групп. Команда доктора Ким Тэхуна из Корейского института материаловедения (KIMS) использовала провода из УНТ для создания текстильных суперконденсаторов и подтвердила их превосходные возможности по хранению энергии. Параллельно исследовательская группа профессора Ли Ви Хёнга из Университета Конкук продемонстрировала отличные характеристики газовых сенсоров на основе этих проводов для обнаружения вредных газов.
Потенциальные области применения новой технологии весьма обширны. Она может использоваться в умной одежде, например, для пожарных, в оборонной промышленности, а также потенциально заменить медные провода в электромобилях, дронах и других транспортных средствах. Это первое в мире достижение по диспергированию функционализированных УНТ в органических растворителях для прядения растворов.
Значимость этого прорыва трудно переоценить. Технология будет способствовать разработке легких, долговечных носимых электронных устройств и может существенно улучшить легкость конструкции и энергоэффективность в будущих транспортных средствах. Использование углеродных нанотрубок вместо традиционных материалов открывает новую эру в создании электронных компонентов, сочетающих минимальный вес с максимальной производительностью.
