Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Nyt materiale, modelleringsmetoder lover fremskridt inden for energilagring

Haleh Ardebili, Bill D. Cook lektor i maskinteknik ved University of Houston, ledet arbejde viste, at modellering baseret på materialets nanoarkitektur kan give en mere præcis forståelse af iondiffusion og andre egenskaber i kompositelektroder. Kredit:University of Houston

Eksplosionen af ​​mobile elektroniske enheder, elektriske køretøjer, droner og andre teknologier har drevet efterspørgslen efter nye letvægtsmaterialer, der kan give kraften til at betjene dem. Forskere fra University of Houston og Texas A&M University har rapporteret om en strukturel superkondensatorelektrode lavet af reduceret grafenoxid og aramid nanofiber, der er stærkere og mere alsidig end konventionelle kulstofbaserede elektroder.

UH -forskerholdet demonstrerede også, at modellering baseret på materialet nanoarchitecture kan give en mere præcis forståelse af iondiffusion og relaterede egenskaber i de sammensatte elektroder end den traditionelle modelleringsmetode, som er kendt som den porøse mediemodel.

"Vi foreslår, at disse modeller baseret på materialets nanoarkitektur er mere omfattende, detaljeret, informativ og præcis sammenlignet med den porøse mediemodel, " sagde Haleh Ardebili, Bill D. Cook lektor i maskinteknik ved UH og tilsvarende forfatter til et papir, der beskriver arbejdet, udgivet i ACS Nano .

Mere nøjagtige modelleringsmetoder vil hjælpe forskere med at finde nye og mere effektive nanoarkitekturerede materialer, der kan give længere batterilevetid og højere energi til en lettere vægt, hun sagde.

Forskerne kendte det testede materiale - reduceret grafenoxid og aramid nanofiber, eller rGO/ANF - var en god kandidat på grund af dets stærke elektrokemiske og mekaniske egenskaber. Superkondensatorelektroder er normalt lavet af porøse kulstofbaserede materialer, som giver effektiv elektrodeydelse, sagde Ardebili.

Mens det reducerede grafenoxid primært er lavet af kulstof, aramid nanofiberen tilbyder en mekanisk styrke, der øger elektrodens alsidighed til en række forskellige anvendelser, herunder for militæret. Arbejdet blev finansieret af U.S. Air Force Office of Scientific Research.

Ud over Ardebili, medforfattere omfatter første forfatter Sarah Aderyani og Ali Masoudi, begge af UH; og Smit A. Shah, Micah J. Green og Jodie L. Lutkenhaus, alt fra A&M.

Det aktuelle papir afspejler forskernes interesse i at forbedre modellering af nye energimaterialer. "Vi ønskede at formidle, at de konventionelle modeller derude, som er porøse mediebaserede modeller, er muligvis ikke nøjagtig nok til at designe disse nye nanoarkitekturerede materialer og undersøge disse materialer til elektroder eller andre energilagringsenheder, " sagde Ardebili.

Det er fordi den porøse mediemodel generelt antager ensartede porestørrelser i materialet, frem for at måle materialets varierende dimensioner og geometriske egenskaber.

"Det, vi foreslår, er, at ja, den porøse mediemodel kan være praktisk, men det er ikke nødvendigvis nøjagtigt, " sagde Ardebili. "For state-of-the-art enheder, vi har brug for mere nøjagtige modeller for bedre at forstå og designe nye elektrodematerialer."


Varme artikler