Учёные из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета синтезировали углерод-полимерный композит на основе асфальтенов — побочных продуктов нефтепереработки.
Углерод-полимерные композиты — одни из наиболее перспективных материалов в гибкой электронике. Но их применение ограничивают недостаточные проводимость и механическая стабильность. Перед современной наукой стоит задача создания прочных композитов с улучшенными электрическими свойствами.
Учёные из Томского политехнического университета разработали эффективный метод создания новых композитов для гибкой электроники. В качестве материала они использовали асфальтены — высокомолекулярные компоненты, содержащиеся в природных битумах, мазутах, смолах и других нефтяных остатках. Растворы различных асфальтенов нанесли капельным методом на подложку из полиэтилентерефталата (ПЭТ), после чего обработали их лазером.
«Под воздействием лазерной энергии происходит процесс дегидрирования — отщепления водорода от молекулы органического соединения, — рассказал инженер-исследователь Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Илья Петров. — Высвободившийся углерод используется как «подпитка» для создания графитовой решётки, которая формируется путём удаления кислородсодержащих групп и гетероатомов из асфальтена под влиянием лазера».
Лазерный подход позволяет использовать в качестве подложки разные материалы, включая стекло, полимеры, металлы и керамику. Лазерная обработка обеспечивает точный контроль модификации поверхности для создания узоров произвольной формы.
Полученный политехниками композит обладает низким поверхностным сопротивлением, однородностью, гибкостью, химической и механической стабильностью. Этот комплекс свойств расширяет потенциал применения композита в гибкой электронике. Его можно использовать в качестве электродного материала для датчиков деформации, электротермических нагревателей, электрохимических датчиков, суперконденсаторов и антенн.
«Эта технология не требует высокоэнергетических процессов, использования сильных кислот и щелочей. Она является экологически чистой, экономически оптимальной, универсальной и легко масштабируемой. Это позволяет ей стать эффективным решением для нефтегазовой отрасли в области утилизации и переработки тяжёлых углеводородных отходов в полезные продукты», — сообщил руководитель проекта, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Рауль Родригес.
