В России получили элементы для гибкой электроники и «зеленого» топлива

Создавать высокоточные сенсоры для гибкой электроники и оптимизировать способ получения экологически чистого водорода поможет технология синтеза нанооксидов меди (CuO), разработанная в НИУ МИЭТ, считают ученые вуза. Результаты работ опубликованы в журнале Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures.

Российское решение может быть применено в технологии получения экологически чистого водорода и устройствах гибкой (эластичной) электроники, здесь специфика созданных нанооксидов наиболее востребована. В частности, речь идет о их высоком коэффициенте поглощения света, большой площади поверхности и устойчивости структуры к деформациям, рассказали в НИУ МИЭТ.

Водород применяется как альтернативный источник топлива для автомобилей, так как при его использовании не происходит выбросов в атмосферу парниковых газов. Одним из перспективных методов получения водорода является электрохимический процесс разложения воды под воздействием света, продолжили исследователи.

Для этого нужны два фотоэлектрода — анод и катод, зачастую второй изготавливают из платины, что значительно повышает стоимость технологии. Альтернативой можно использовать полученный учеными наноматериал, так как он обеспечивает хорошую проводимость заряда и вместе с тем поглощает большую часть падающего на него света — порядка 97 процентов, — что может способствовать ускорению выделения водорода. Такая замена может удешевить процесс и открыть новые пути для дополнения имеющейся технологии, считают специалисты НИУ МИЭТ.

Не менее значимое преимущество синтезированного в университете оксидного материала — высокое сцепление наночастиц с медной подложкой. Особенность позволит широко использовать CuO при создании элементов гибкой электроники (то есть устройств, которые можно гнуть и сворачивать), сенсоров сложной формы и разновидностей солнечных батарей, уверены в вузе.

«Наноструктура полученного материала обеспечивает большую площадь поверхности, что важно для разработки чувствительных элементов, чем больше эта площадь, тем выше сигнал», — пояснил научный сотрудник лаборатории «Технология наноматериалов» МИЭТ Тимофей Савчук.

Он добавил, что исследователи получили наслаивающиеся друг на друга нанолисты оксида меди на проводящей медной подложке в ходе обычного анодного окисления (поляризация на поверхности металлов в проводящей среде). Результат был получен при повышении температуры до 60°C. Тогда специалисты НИУ МИЭТ выявили зависимость состава и структуры материала от температуры его формирования.

Выработанный метод позволяет получить нужную структуру вещества на проводящей подложке немедленно и не требует высоких температур или вакуума, подчеркнул Савчук.

«Оксид меди — довольно нестабильное вещество, но с помощью подбора нужной температуры мы получаем нужные пропорции кислорода и меди в его составе. Не менее важно, что оксид сразу получается с кристаллической структурой, зачастую таким методом синтеза получается оксид с аморфной структурой, а кристаллизации добиваются с помощью дополнительной термической обработки», — дополнил ученый.

Так подход получается более быстрый и экономный, чем существующие аналоги. Для проведения процесса нужны только источник тока, электролит, два электрода и емкость с водой, обратил внимание специалист. Поэтому данный опыт нетрудно масштабировать. 

Перспективой ближайшего будущего научный коллектив видит разработку прототипов устройств различного профиля на основе полученного материала и масштабирование технологии его синтеза, добавили в вузе.

Исследования и разработка новых высокоэффективных фотокаталитических наноструктур ведутся на базе Института перспективных материалов и технологий НИУ МИЭТ в рамках стратегии развития вуза как участника программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».

Источник изображения: fbm.ru