Химик РУДН создал углеродный «цветок» из муки для цинк-ионных суперконденсаторов
Суперконденсаторы могут хранить в 100 раз больше энергии, чем обычные батареи. Они быстрее заряжаются и выдерживают больше циклов перезарядки. Один из самых перспективных суперконденсаторов — цинк-ионный. Однако его реальные емкости, которые удается достигнуть экспериментально, значительно меньше рассчитанных теоретически. Это связано с ограничениями характеристик углеродных соединений, которые используются в качестве катодов. В попытках подобрать лучшую углеродную структуру ученые исследуют углеродные нанотрубки, химически активированный графен, слоистый пористый углерод и полые углеродные сферы. Химик РУДН предложил новую 3D-структуру, которая улучшаетт свойства цинк-ионных суперконденсаторов.
«Гибридные суперконденсаторы на основе ионов — перспективная платформа для оптимизации устройств хранения энергии. Однако ограниченные недостаточными качествами углеродных катодов, энергетические возможности цинк-ионных суперконденсаторов уступают ожидаемым, особенно при высокой выходной мощности», — Рафаэль Луке, PhD, профессор Центра молекулярного дизайна и синтеза инновационных соединений для медицины РУДН.
Чтобы получить новую 3D-структуру, химики смешали в воде меламин, борную кислоту и муку. Смесь на 15 часов поместили в автоклав при температуре 180℃. В результате получились структуры, похожие по строению на гвоздику или гортензию — неровные шары с большим количеством пор. Этот «букет» химики РУДН подвергли пиролизу — в течение 2 часов нагревали, постепенно повышая температуру до 900℃. В ходе пиролиза вспомогательные соединения в «цветах» распались, и остался только углеродный каркас. Аналогичные процедуры химики провели, используя в качестве исходных соединений муку и меламин, а также только муку. Все полученные структуры изучили с помощью сканирующего электронного микроскопа. Затем из полученного «цветочного» углерода (BCF) химики сделали цинк-ионные суперконденсаторы и измерили его характеристики.
Химики РУДН сравнили строение полученных соединений и пришли к выводу, что борная кислота не повлияла на формирование «цветочной» структуры — на самом деле основой для нее стали кристаллы меламина и мука. Выяснилось также, что BCF состоит из множества «нанолепестков» — тонких листов, соединенных друг с другом в единую шаровую конструкцию. Эти связанные нанолепестки обеспечили быструю передачу заряда внутри цветка и низкое сопротивление. Емкость аккумулятора на основе BCF оказалась больше, чем у других аналогичных устройств — 133,5 мАч/грамм. Плотность энергии (то есть количество энергии, которое может хранить 1 кг аккумулятора) также превысила существующие цинк-ионные аналоги
«Подходящие поры полученного углерода и структура его нанолепестков обеспечивают проникновение ионов электролита и обмен ими. Наше исследование прокладывает путь к созданию углеродных структур из отдельных углеродных сегментов для устройств хранения энергии», — Рафаэль Луке, профессор Центра молекулярного дизайна и синтеза инновационных соединений для медицины РУДН.
Результаты опубликованы в журнале Carbon.
.png)
Личинки мухи «чёрная львинка» в мире все чаще используются для утилизации отходов. Ученые института экологии РУДН поставили перед собой амбициозную задачу: понять, как тот или иной набор микроорганизмов в кишечнике личинок влияет на эффективность переработки разных видов отходов и как меняется состав микробиома в зависимости от условий питания. Никита Митькин — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник института экологии РУДН, рассказал о первых результатах этого трехлетнего исследования. В частности, ученые доказали, что набор микроорганизмов микробиома способен перестраиваться. Теперь предстоит установить, какие именно изменения являются функционально полезными и можно ли воспроизвести их целенаправленно, «запрограммировав» личинок чёрной львинки на переработку определенного вида сырья.
Коллектив института инженерных инновационных технологий РУДН под руководством старшего научного сотрудника Михаила Юрьевича Задорожного получил грант университета на разработку и исследование прототипа металлогидридной системы для аккумулирования энергии. Проект поддержан в рамках конкурса 2026 года на выполнение НИР/НИОКР научными коллективами под руководством молодых учёных.
Попробовать поискать ответ на вопрос, а почему происходит то или иное явление, — это уже наука, заявил на Фестивале науки в РУДН Фёдор Оцелюк, студент аграрно-технологического института. По его словам, разница между школьниками, студентами и настоящими учёными вовсе не в гениальности, а лишь в понимании того, «куда нести свой вопрос». Преподаватели и студенты дали советы будущим учёным, с чего именно начать путь в науку, как обрести единомышленников и стать частью научного сообщества.