俄開發用“微電廠”取代電池技術

俄羅斯國立研究型技術大學與俄羅斯科學院微電子技術問題研究所的科研人員，通過沉積石墨烯涂層技術開發出一種獨特的硅納米復合材料。研究人員認為，這一研發成果將加速直接放置在電子產品印刷電路板上的“微電廠”技術的發展。研究結果發表在《微孔和中孔材料 》雜志上。

多孔硅結構被越來越多地應用于微電子技術和生物醫學。它的一個重要特性是大小不同的孔在整個材料中均勻分布：從表面納米孔到大孔骨架。在醫學上，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。但當與工作液體(水或弱堿性溶液)接觸時，納米多孔硅會逐漸被破壞。俄羅斯國立研究型技術大學和俄羅斯科學院微電子技術問題研究所的科學家們開發出一種獨特的技術，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大學半導體與電介質材料科學系副教授葉卡捷琳娜·戈斯捷娃解釋說：“我們提出了獨一無二的方法，在硅結構整個深度的孔道內壁上沉積多層石墨烯涂層。目前沒有其他方法可以生產用于高效微燃料電池的電極。這種電源不僅可以為設備提供長期備用電源，而且可能會隨著時間的推移取代電池。”

由于采用新方法處理硅結構，其表面電阻降低了數百倍，并且對弱堿性溶液的穩定性顯著提高。此外，由于在孔道內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，使用了乙醇化學氣相沉淀法，其特點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。