Специалисты из Шаньдуня, Китай, открыли новый метод превращения органических отходов, вроде опавших листьев, в пористый углеродный материал, подходящий для производства высокотехнологичной электроники.

Технология описана в статье Journal of Renewable and Sustainable Energy.

Обочины дорог северного Китая засажены фирмианами платанолистными, деревьями, каждую осень сбрасывающими большое количество листьев. Обычно они сжигаются в холодную погоду, ухудшая ситуацию с качеством воздуха в стране. Группа ученых, возглавляемая Хонфанг Ма из Технологического университета Килу, предложила альтернативный способ использования листьев.

Команда разработала многоэтапный, но простой процесс преобразования органических отходов в форму, в которой они могут использоваться в качестве активных материалов электродов. Высушенные листья перетираются в порошок и в течение 12 часов греются при температуре 220°С. В результате получаются углеродные микросферы. Они обрабатываются раствором гидроксида калия и нагреваются при поэтапном повышении температуры с 450°С до 800°С.

Химическая обработка разъедает поверхность микросфер, делая ее невероятно пористой. Конечный продукт, черный углеродный порошок, имеет большую площадь поверхности. Это придает материалу уникальные электрические свойства.

Исследователи провели серии стандартных тестов для определения потенциала структуры для электроники. Вольтамперные характеристики показали, что вещество может быть отличным конденсатором (даже суперконденсатором). Емкость материала достигала 367 Ф/г. Это почти в 3 раза больше показателей некоторых графеновых суперконденсаторов.

Микросферы из листьев фирмиана выгодно отличаются от углеродных порошков, полученных из других типов биологических отходов. Ключом к свойствам материала может быть мелкомасштабная пористая структура, улучшенная передача и диффузия электронов на поверхности. Исследователи планируют модернизировать продукт за счет оптимизации процесса.