俄開發(fā)用“微電廠”取代電池技術(shù)

俄羅斯國立研究型技術(shù)大學(xué)與俄羅斯科學(xué)院微電子技術(shù)問題研究所的科研人員，通過沉積石墨烯涂層技術(shù)開發(fā)出一種獨(dú)特的硅納米復(fù)合材料。研究人員認(rèn)為，這一研發(fā)成果將加速直接放置在電子產(chǎn)品印刷電路板上的“微電廠”技術(shù)的發(fā)展。研究結(jié)果發(fā)表在《微孔和中孔材料 》雜志上。

多孔硅結(jié)構(gòu)被越來越多地應(yīng)用于微電子技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)。它的一個(gè)重要特性是大小不同的孔在整個(gè)材料中均勻分布：從表面納米孔到大孔骨架。在醫(yī)學(xué)上，多孔硅膜起到過濾器的作用，例如用于血液透析。在便攜式電子產(chǎn)品中，它們被用作微型燃料電池的電極，微型燃料電池是一種有前途的氫能源，可以集成到印刷電路板中。但當(dāng)與工作液體(水或弱堿性溶液)接觸時(shí)，納米多孔硅會(huì)逐漸被破壞。俄羅斯國立研究型技術(shù)大學(xué)和俄羅斯科學(xué)院微電子技術(shù)問題研究所的科學(xué)家們開發(fā)出一種獨(dú)特的技術(shù)，通過沉積石墨烯涂層來從根本上改善多孔硅膜的性能。

俄羅斯國立研究型技術(shù)大學(xué)半導(dǎo)體與電介質(zhì)材料科學(xué)系副教授葉卡捷琳娜·戈斯捷娃解釋說：“我們提出了獨(dú)一無二的方法，在硅結(jié)構(gòu)整個(gè)深度的孔道內(nèi)壁上沉積多層石墨烯涂層。目前沒有其他方法可以生產(chǎn)用于高效微燃料電池的電極。這種電源不僅可以為設(shè)備提供長期備用電源，而且可能會(huì)隨著時(shí)間的推移取代電池。”

由于采用新方法處理硅結(jié)構(gòu)，其表面電阻降低了數(shù)百倍，并且對(duì)弱堿性溶液的穩(wěn)定性顯著提高。此外，由于在孔道內(nèi)表面形成了額外的凸起，材料表面有效面積增加了兩倍以上。正如科學(xué)家解釋的那樣，所有這些都極大地改善了微燃料電池的特性，并提高了其中所使用的昂貴催化劑的耐久性。

研究人員稱，為了沉積涂層，使用了乙醇化學(xué)氣相沉淀法，其特點(diǎn)在于在工作腔中使用了“急劇壓降”模式，即使在納米孔閉合層也能確保石墨烯的沉積。