Температура синтеза заметно меняет свойства оксида графена, выяснили исследователи Университета Кафр-эш-Шейха. Для сравнения ученые изготовили образцы при 75, 95 и 115 градусах Цельсия. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.
Наиболее горячий режим улучшил прохождение электрического заряда через материал. Сопротивление снизилось с 911 до 598 Ом, что свидетельствует об облегчении движения заряда внутри оксида графена. Одновременно материал стал лучше выдерживать повторяющиеся циклы зарядки и разрядки.
За улучшение долговечности пришлось заплатить снижением способности к накоплению энергии. Удельная емкость образцов уменьшилась с 668 до 328 фарад на грамм, поэтому при температуре 115 градусов материал запасал примерно в два раза меньше заряда.
Испытания после 6000 циклов показали обратную зависимость для сохранения рабочих характеристик. Образец, синтезированный при более низкой температуре, удержал 84,25 процента первоначальной емкости. Для материала, полученного при 115 градусах, показатель составил 95,84 процента.
Ученые объяснили падение емкости сокращением числа активных участков, содержащих кислород и участвующих в накоплении заряда. Дополнительным фактором могло стать изменение структуры оксида графена, из-за которого ионам стало сложнее достигать этих участков. Поэтому повышение температуры одновременно усиливает проводимость и стабильность материала, но снижает его емкость.
Авторы работы считают, что результаты позволят выбирать режим синтеза с учетом конкретной задачи. Более низкая температура может быть предпочтительна при необходимости получить высокую емкость, тогда как повышение температуры дает материалу большую устойчивость при длительной эксплуатации.