Mae ymchwilwyr wedi rhagweld rhwydwaith carbon newydd, tebyg i graffen, ond gyda microstrwythur mwy cymhleth, a allai arwain at fatris cerbydau trydan gwell. Gellir dadlau mai graffen yw'r ffurf ryfedd enwocaf o garbon. Mae wedi cael ei ystyried fel rheol gêm newydd bosibl ar gyfer technoleg batris lithiwm-ion, ond gall dulliau gweithgynhyrchu newydd gynhyrchu batris sy'n defnyddio mwy o bŵer yn y pen draw.
Gellir gweld graffin fel rhwydwaith o atomau carbon, lle mae pob atom carbon wedi'i gysylltu â thri atom carbon cyfagos i gynhyrchu hecsagonau bach. Fodd bynnag, mae'r ymchwilwyr yn dyfalu, yn ogystal â'r strwythur crwybr uniongyrchol hwn, y gellir cynhyrchu strwythurau eraill hefyd.
Dyma'r deunydd newydd a ddatblygwyd gan dîm o Brifysgol Marburg yn yr Almaen a Phrifysgol Aalto yn y Ffindir. Fe wnaethon nhw berswadio atomau carbon i gyfeiriadau newydd. Mae'r rhwydwaith biffenyl fel y'i gelwir yn cynnwys hecsagonau, sgwariau ac octagonau, sy'n grid mwy cymhleth na graffen. Dywed yr ymchwilwyr, felly, fod ganddo briodweddau electronig gwahanol iawn, ac mewn rhai agweddau, yn fwy dymunol.
Er enghraifft, er bod graffen yn cael ei werthfawrogi am ei allu fel lled-ddargludydd, mae'r rhwydwaith carbon newydd yn ymddwyn yn debycach i fetel. Mewn gwirionedd, pan fo ond 21 atom o led, gellir defnyddio streipiau'r rhwydwaith biffenyl fel edafedd dargludol ar gyfer dyfeisiau electronig. Fe wnaethant nodi, ar y raddfa hon, fod graffen yn dal i ymddwyn fel lled-ddargludydd.
Dywedodd y prif awdur: “Gellir defnyddio’r math newydd hwn o rwydwaith carbon hefyd fel deunydd anod rhagorol ar gyfer batris lithiwm-ion. O’i gymharu â deunyddiau cyfredol sy’n seiliedig ar graffen, mae ganddo gapasiti storio lithiwm mwy.”
Mae anod batri lithiwm-ion fel arfer wedi'i wneud o graffit wedi'i daenu ar ffoil copr. Mae ganddo ddargludedd trydanol uchel, sydd nid yn unig yn hanfodol ar gyfer gosod ïonau lithiwm yn wrthdroadwy rhwng ei haenau, ond hefyd oherwydd y gall barhau i wneud hynny am filoedd o gylchoedd o bosibl. Mae hyn yn ei wneud yn fatri hynod effeithlon, ond hefyd yn fatri a all bara am amser hir heb ddirywiad.
Fodd bynnag, gall dewisiadau amgen mwy effeithlon a llai yn seiliedig ar y rhwydwaith carbon newydd hwn wneud storio ynni batris yn fwy dwys. Gall hyn wneud cerbydau trydan a dyfeisiau eraill sy'n defnyddio batris lithiwm-ion yn llai ac yn ysgafnach.
Fodd bynnag, fel graffen, darganfod sut i gynhyrchu'r fersiwn newydd hon ar raddfa fawr yw'r her nesaf. Mae'r dull cydosod presennol yn dibynnu ar arwyneb aur llyfn iawn lle mae moleciwlau sy'n cynnwys carbon yn ffurfio cadwyni hecsagonol cysylltiedig i ddechrau. Mae adweithiau dilynol yn cysylltu'r cadwyni hyn i ffurfio siapiau sgwâr ac wythonglog, gan wneud y canlyniad terfynol yn wahanol i graffen.
Esboniodd yr ymchwilwyr: “Y syniad newydd yw defnyddio rhagflaenwyr moleciwlaidd wedi’u haddasu i gynhyrchu biffenyl yn lle graffen. Y nod nawr yw cynhyrchu dalennau mwy o ddeunydd fel y gellir deall ei briodweddau’n well.”
Amser postio: Ion-06-2022
