圣彼得堡国立大学物理学家研发出将碳纳米管连接到超级电容器基板的新方法

单壁碳纳米管是由单层碳原子形成的直径为一到几十纳米的延伸圆柱形结构。它们具有很高的导电性、机械强度和化学稳定性。

研究结果受俄罗斯科学基金资助，发表于《纳米材料》科研杂志。

多壁纳米管通常由许多嵌套的单壁纳米管组成，可用于多种领域。例如，用于机械工程中可增加车身元件和轮胎的强度及耐磨性，用于微电子中可以创造新一代超高效器件。

圣彼得堡国立大学的科学家们长期以来一直在研究使用纳米管作为开发超级电容器新电极材料的基础。与单壁纳米管相比，我校专家认为使用多壁纳米管更富前景，因为其形状和配置多种多样。此外，已经充分研究了多壁纳米管从束中的分离及其随后的分散。

目前，人们特别关注基于新型复合电极材料的高效超级电容器的开发，即具有高功率、长使用寿命和高充放电率的超级电容器。

这项工作是在俄罗斯科学基金会资助的一个项目的框架内进行的,“基于导电聚合物聚[M(Salen)](M=Co,Ni,Cu)和超级电容器的碳纳米结构的新纳米复合材料:基于XPS、NEXAFS、EXAFS光谱数据和电化学测量的原子电子结构和电化学性能”。

使用基于多壁碳纳米管和导电聚合物的纳米复合超级电容器作为此类电极的材料，可增加超级电容器的电容特性。这之所以变得可能，一方面是由于表面积增大，双电层容量增加，另一方面则得益于来自聚合物的假容量的额外贡献。

这类材料在实际应用中存在的问题之一是纳米管与去电流衬底之间的附着力弱。目前，该问题主要是通过在电极本身的制备过程中添加聚合物粘合剂来解决的。聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯胶乳和其它材料可以充当这种粘合剂。然而，正如圣彼得堡国立大学的科学家所指出的那样，粘合剂降低了导电性，并且影响了所得材料的多孔结构。

我和我的同事们提出了一种新的方法，使我们能够增加多壁纳米管对金属（钛）基材表面的粘附力。我们开发的方法可以通过使用氦离子的连续束来改变“纳米管层—基底”边界处的界面。

项目研究者之一、圣彼得堡国立大学固态电子系高级研究员彼得·科鲁先科

为了检测新方法的有效性，圣彼得堡国立大学的物理学家进行了多项研究，以确定纳米管的最佳照射时间。结果表明，最好的结果是在照射20分钟后实现的：在这种情况下，与原始系统相比，粘合性提高了57％。 正如我校科学家所解释的那样，这一结果与纳米管表面上涉及钛和功能性含氧基团的C O Ti键的形成有关。

新方法可在不使用聚合物粘合剂（粘合剂）的情况下，将源材料的显影表面保持在钛基材表面，并且该技术不仅可以应用于超导体制造，还可应用于锂离子电池。

圣彼得堡国立大学是俄罗斯创办的第一所大学。1724年1月28日（公历2月8日），彼得一世大帝颁布了创办圣彼得堡国立大学及俄罗斯科学院的法令。如今，圣彼得堡国立大学已经成为世界一流的科学、教育及文化中心。 2024年，圣彼得堡大学将迎来建校300周年庆典。

圣彼得堡国立大学300周年校庆的活动计划在校庆组委会会议上获得批准，该会议由俄罗斯联邦副总理德米特里·切尔尼申科亲自主持。这些活动包括圣彼得堡国立大学小行星命名、发行专门设计的银行卡、发行纪念邮票、俄罗斯航空公司飞机品牌发布等等。为庆祝圣彼得堡国立大学建校300周年，邮政局发行了一枚邮票，上面描绘了十二所学院的教学楼和乌瓦罗夫伯爵雕像。

根据圣彼得堡市市长亚历山大·贝格洛夫签署的决议，2024年被定为该市的圣彼得堡国立大学年。在300年校庆之际，海神柱将会点燃火炬。宫殿桥上将装饰大学校旗，公共交通工具上将装饰校徽，圣彼得堡国立大学的建筑将出现在新的城市旅游地图上，旁边会配以相关历史资料。2024年5月，该大学将参加城市日的庆祝活动，著名的毕业生节日“红帆节”将以圣彼得堡国立大学校庆和俄罗斯科学院周年庆为主题。此外，圣彼得堡国立大学还创建了专门的校庆网站，用于发布杰出校友信息、学校科学成就及校庆筹备工作的详细信息。