(a) Un diagramma schematico del processo di bombardamento con fascio elettronico per indurre grafene su poliimmide; (b) immagine SEM di EIG; (c) spettri Raman (sopra) e spettri XRD (sotto) di EIG e film di poliimmide. (d) Le curve CV a diverse velocità di scansione dell'elettrodo EIG; (e) I diagrammi GCD a diverse densità di corrente dell'elettrodo EIG; (f) Prestazioni fototermiche dei materiali EIG a -40 °C. Attestazione:Li Nian
Recentemente, Il gruppo di ricerca del prof. Wang Zhenyang degli Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha preparato film porosi macroscopici tridimensionali (3D) di grafene.
Utilizzando un raggio di elettroni ad alta energia come fonte di energia e sfruttando le caratteristiche di alta energia cinetica e bassa riflessione del raggio elettronico, i ricercatori hanno indotto direttamente il precursore della poliimmide in un film di cristalli di grafene poroso 3D con uno spessore fino a 0,66 mm. I risultati della ricerca correlati sono stati pubblicati sulla rivista Carbonio .
Il grafene ha dimostrato di essere un nuovo materiale strategico grazie alle sue numerose eccezionali proprietà chimiche e fisiche. L'integrazione di una rete di grafene porosa dimensionale (3D) può impedire il rimontaggio dei fogli di grafene e consente un facile accesso e diffusione degli ioni. Però, la sintesi efficiente di film porosi 3D macroscopici di grafene è ancora una sfida.
L'elevata energia istantanea di un laser può indurre la carbonizzazione diretta della matrice contenente carbonio per formare grafene di alta qualità cristallina. Ma la profondità di penetrazione del laser nella matrice contenente carbonio è piuttosto bassa, con conseguente spessore insufficiente del film di grafene preparato, che ne limita l'applicazione nei dispositivi reali. Perciò, esplorare una fonte di energia più efficace è un problema chiave che deve essere risolto urgentemente per l'applicazione industriale del grafene indotto da fasci ad alta energia.
In questa ricerca, i ricercatori hanno utilizzato un raggio elettronico ad alta energia come nuova fonte di energia per realizzare una preparazione efficiente di film di cristalli di grafene porosi 3D macroscopici spessi sul precursore di poliimmide.
Rispetto ai laser, i fasci elettronici ad alta energia possiedono molti vantaggi tra cui riflessione zero, alta energia cinetica, effetto di iniezione, e semplice controllo della messa a fuoco, rendendo il raggio elettronico una migliore fonte di energia per indurre rapidamente la carbonizzazione dei precursori della poliimmide per produrre grafene.
Idrogeno, l'ossigeno e alcuni altri componenti della poliimmide possono sfuggire rapidamente sotto forma di gas, risultando in un'abbondante struttura dei pori 3D del grafene.
Questo studio mostra che lo spessore del film di grafene indotto da fascio elettronico (EIG) è alto fino a 0,66 mm, e la velocità di sintesi è 84 cm 2 /min, che è significativamente più grande di quello offerto da un laser. Per di più, L'EIG è stato applicato con successo al campo degli elettrodi dei supercondensatori, che mostra un'eccellente capacità di stoccaggio elettrochimico.
Con prestazioni fototermiche di primo piano, L'EIG può essere applicato anche al campo dell'antigelo fototermico solare e dello sbrinamento. Le temperature possono essere -40 °C, che è considerato ultra-basso.
