(a) Un diagramme schématique du processus de bombardement par faisceau électronique pour induire du graphène sur du polyimide ; (b) image SEM du GIE ; (c) Spectres Raman (ci-dessus) et spectres XRD (ci-dessous) du film EIG et polyimide. (d) Les courbes CV à différentes vitesses de balayage de l'électrode EIG ; (e) Les diagrammes GCD à différentes densités de courant de l'électrode EIG ; (f) Performance photothermique des matériaux EIG à -40 ° C. Crédit :Li Nian
Récemment, Le groupe de recherche du professeur Wang Zhenyang des Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a préparé des films de graphène poreux macroscopiques épais en trois dimensions (3D).
En utilisant un faisceau d'électrons à haute énergie comme source d'énergie et en tirant parti de l'énergie cinétique élevée et des caractéristiques de faible réflexion du faisceau électronique, les chercheurs ont directement induit un précurseur de polyimide dans un film de cristal de graphène poreux 3D d'une épaisseur allant jusqu'à 0,66 mm. Les résultats des recherches connexes ont été publiés dans la revue Carbone .
Le graphène s'est avéré être un nouveau matériau stratégique en raison de ses nombreuses propriétés chimiques et physiques exceptionnelles. L'intégration d'un réseau de graphène poreux dimensionnel (3D) peut empêcher le réempilement des feuilles de graphène et permet un accès et une diffusion faciles des ions. Cependant, la synthèse efficace de films de graphène poreux macroscopiques épais 3D est toujours un défi.
L'énergie instantanée élevée d'un laser peut induire la carbonisation directe de la matrice contenant du carbone pour former du graphène de haute qualité cristalline. Mais la profondeur de pénétration du laser dans la matrice carbonée est assez faible, entraînant une épaisseur insuffisante du film de graphène préparé, ce qui limite son application dans les appareils réels. Par conséquent, l'exploration d'une source d'énergie plus efficace est un problème clé qui doit être résolu de toute urgence pour l'application industrielle du graphène induit par faisceau de haute énergie.
Dans cette recherche, les chercheurs ont utilisé un faisceau électronique à haute énergie comme nouvelle source d'énergie pour réaliser une préparation efficace de films de cristal de graphène poreux 3D macroscopiques épais sur le précurseur polyimide.
Par rapport aux lasers, les faisceaux électroniques à haute énergie possèdent de nombreux avantages, notamment une réflexion nulle, haute énergie cinétique, effet d'injection, et contrôle de mise au point simple, faire du faisceau électronique une meilleure source d'énergie pour induire rapidement la carbonisation des précurseurs de polyimide pour produire du graphène.
Hydrogène, l'oxygène et certains autres composants du polyimide peuvent s'échapper rapidement sous forme de gaz, résultant en une structure de pores 3D abondante de graphène.
Cette étude montre que l'épaisseur du film de graphène induit par faisceau électronique (EIG) atteint 0,66 mm, et le taux de synthèse est de 84 cm 2 /min, ce qui est nettement plus grand que celui offert par un laser. Par ailleurs, EIG a été appliqué avec succès au domaine des électrodes de supercondensateurs, qui montre une excellente capacité de stockage électrochimique.
Avec des performances photothermiques de premier plan, Le GIE peut également s'appliquer au domaine de l'antigivrage et du dégivrage photothermiques solaires. Les températures peuvent être de -40 °C, qui est considéré comme ultra-faible.
