Китайские исследователи использовали человеческие волосы для создания ключевого узла аккумулятора энергии. Исследование может привести к более эффективной и экологически безвредной замене традиционных элементов питания.



Остающиеся в парикмахерских обрезки человеческие волосы могут превратиться в хлопья углерода, подходящие для применения в электродах конденсатора большой емкости. (Рисунок из Energy Environ. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c3ee43111h)

Многие аккумуляторы, применяемые в настоящее время, как например, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы, являются тяжелыми и громоздкими, и изготавливаются с применением опасных химических соединений. В связи с увеличивающимися по всему миру продажами мобильных электронных устройств, влияние отслуживших свой срок источников питания на окружающую среду привлекает все большее внимание и стимулирует проведение научно-исследовательских работ в области суперконденсаторов, которые могут изготавливаться из экологически безопасных материалов на основе углерода.

К сожалению, такие углеродные материалы обычно либо сложно изготавливать, или же сырьем для их получения являются горючие полезные ископаемые, которые могут требоваться и для решения других задач. Новая работа, проведенная в исследовательской группе Фэна Яня (Feng Yan) из Университета Сучжоу заключается в использовании простого процесса коксования, с помощью которого удалось конвертировать волосы человека – обычный и возобновляемый продукт жизнедеятельности – в углеродные фрагменты, пригодные для изготовления электродов.

Человеческие волосы имеют несколько преимуществ в качестве исходного материала. Помимо того, что волосы имеются в большом количестве и являются дешевым исходным материалом, они обязательно содержат азот и серу, которые сохраняются в кусочках угля и повышают проводимость материала. Волокнистая упаковка белков, которая придает форму человеческим волосам, также придает образующимся частицам углерода уникальную структуру с высокой удельной поверхностью, что позволяет создать суперконденсатор, способный к очень быстрой зарядке. Янь говорит, что суперконденсаторы смогли бы служить в качестве источника энергии, который не только бы быстрее заряжался, но и также снабжал бы электронные устройства в течение более длительного периода времени.

Адам Ли (Adam Lee), эксперт по наноматериалам и зеленой химии из Уорикского университета в Великобритании, считает полученные исследователями результаты очень интересными. Ли говорит, что материалы такого рода часто используются в качестве абсорбента, однако в электрических устройствах практически не применяется.

Однако, как и в случае со всеми биотехнологическими материалами важный вопрос заключается в том, найдется ли достаточное количество волос для рентабельного промышленного использования, и при какой чистоте будет гарантироваться воспроизводимость параметров работы нового изделия.

В настоящее время исследовательская группа проверяет, сможет ли их новый материал также применяться для изготовления электродов в обычных литий-ионных аккумуляторах.