创新连线·俄罗斯 俄开发用“微电厂”取代电池技术

俄罗斯国立研究型技术大学与俄罗斯科学院微电子技术问题研究所的科研人员，通过沉积石墨烯涂层技术开发出一种独特的硅纳米复合材料。研究人员认为，这一研发成果将加速直接放置在电子产品印刷电路板上的“微电厂”技术的发展。研究结果发表在《微孔和中孔材料 》杂志上。

多孔硅结构被越来越多地应用于微电子技术和生物医学。它的一个重要特性是大小不同的孔在整个材料中均匀分布：从表面纳米孔到大孔骨架。在医学上，多孔硅膜起到过滤器的作用，例如用于血液透析。在便携式电子产品中，它们被用作微型燃料电池的电极，微型燃料电池是一种有前途的氢能源，可以集成到印刷电路板中。但当与工作液体（水或弱碱性溶液）接触时，纳米多孔硅会逐渐被破坏。俄罗斯国立研究型技术大学和俄罗斯科学院微电子技术问题研究所的科学家们开发出一种独特的技术，通过沉积石墨烯涂层来从根本上改善多孔硅膜的性能。

俄罗斯国立研究型技术大学半导体与电介质材料科学系副教授叶卡捷琳娜·戈斯捷娃解释说：“我们提出了独一无二的方法，在硅结构整个深度的孔道内壁上沉积多层石墨烯涂层。目前没有其他方法可以生产用于高效微燃料电池的电极。这种电源不仅可以为设备提供长期备用电源，而且可能会随着时间的推移取代电池。”

由于采用新方法处理硅结构，其表面电阻降低了数百倍，并且对弱碱性溶液的稳定性显著提高。此外，由于在孔道内表面形成了额外的凸起，材料表面有效面积增加了两倍以上。正如科学家解释的那样，所有这些都极大地改善了微燃料电池的特性，并提高了其中所使用的昂贵催化剂的耐久性。

研究人员称，为了沉积涂层，使用了乙醇化学气相沉淀法，其特点在于在工作腔中使用了“急剧压降”模式，即使在纳米孔闭合层也能确保石墨烯的沉积。