Интервью с профессором Юрием Гогоци об устройствах, которые придут на смену традиционным батарейкам и аккумуляторам, и ситуации на Украине

В ближайшем будущем люди смогут отказаться от использования традиционных батареек и аккумуляторов, а им на смену придут более компактные, эффективные и долгоживущие устройства для хранения электрической энергии. О новых разработках, позволяющих внедрять более эффективные накопители энергии, суперконденсаторы-ионисторы, и их комбинирование с аккумуляторами,  рассказал профессор Университета Дрекселя в Филадельфии, ученый c Украины Юрий Гогоци, один из авторов статьи в научном журнале Science.

ПрофессорКаких подвижек удалось достичь в области суперконденсаторов-ионисторов за прошедшие четыре года?

— Колоссальный прогресс в исследованиях и уровне нашего понимания работы суперконденсаторов-ионисторов был достигнут за последние четыре года. Количество научных публикаций на тему supercapacitor/ultracapacitor увеличилось более чем в четыре раза, с ~300 в 2009 году до более 1300 в 2013-м.

Графен — один из самых изучаемых сейчас новых материалов для суперконденсаторов-ионисторов. Псевдоконденсаторы с оксидами металлов получают все большее внимание, по мере того как ученые и инженеры стараются увеличить количество энергии, запасаемой этими устройствами. Кроме того, ученые пытаются найти промежуточные решения между аккумуляторами, в которых используются электрохимические реакции, и суперконденсаторами, запасающими энергию в двойном слое на границе раздела между электродом и электролитом. Пониманию и определению различий между суперконденсаторами и электрохимическими аккумуляторами и посвящена наша нынешняя статья в Science.

В чем их главные отличия от традиционных батареек и как можно описать основные преимущества подобных устройств?

— Они могут заряжаться и разряжаться до миллиона раз, то есть срок их жизни дольше, чем срок эксплуатации систем, где они используются. В условиях, где длительный срок эксплуатации без замены является критическим, суперконденсаторы явно имеют преимущество. Это результат электростатического хранения энергии на поверхности электрода, без фазовых превращений в материале электродов, которое приводит к постепенной деградации аккумуляторов. Ни одна батарейка или аккумулятор не способны сравниться с ними. Они могут быть заряжены или разряжены за минуту или даже быстрее.

Кроме того, суперконденсаторы-ионисторы могут доставить или накопить больше энергии, чем любые батарейки, в течение коротких промежутков времени. Их потери энергии на зарядку и разрядку также меньше, чем у аккумуляторов. Не так уж мало достоинств! Но для более широкого их использования нужно увеличить количество запасаемой энергии и снизить стоимость производства.

Почему реализация подобных разработок стала возможна лишь в последние годы, несмотря на то что сама концепция была предложена еще доктором Брайаном Эвансом Конвеем в конце 1970-х?

— Это не совсем так. Суперконденсаторы выпускаются промышленно очень давно, но их применение ограничивалось резервными источниками питания, электроникой и игрушками, делая их малозаметными устройствами. В последние годы область их применения расширилась от полностью электрических автобусов в Шанхае до трамваев в Ницце, которые освободились от проводов в центре города. Их применение в поездах в Германии и портовых кранах в Японии позволяет уменьшить потребление энергии на 30% за счет зарядки во время торможения или опускания груза. Они показали высокую надежность на самом большом пассажирском авиалайнере мира Airbus 380 и широко используются в автомобилях таких компаний, как Citroen и Peugeot. Гибридные автомобили, электроника, хранение энергии от солнца и ветра и многие другие новые применения суперконденсаторов приводят к быстрому росту рынка.

Какие новые разработки и в каких областях поспособствовали развитию ионисторов?

— Широкое применение возобновляемых источников энергии и гибридных двигателей расширило рынок для суперконденсаторов. Новые углеродные наноматериалы и новые электролиты показали, что ионисторы могут работать в диапазоне температур от -50 до +100°C практически без изменения емкости: они могут помочь завести двигатель грузовика зимой в Сибири и летом в Сахаре.

Однако большинство коммерческих устройств по-прежнему использует актированный уголь из скорлупы кокосовых орехов и традиционные органические электролиты. Стоимость — это ключевой фактор для промышленности.

Появились ли варианты с налаживанием массового производства таких устройств? Можно ли рассчитывать на их массовое внедрение в ближайшие годы?

 Да и да. Например, «Роснано» инвестировала в Nesscap в 2011 году с целью организовать современное производство суперконденсаторов в России.

Возникнут ли какие-нибудь проблемы с их последующей утилизацией?

— Типичные детали суперконденсаторов сделаны из углерода, алюминия и полимера. Они не содержат свинца, кадмия или других тяжелых металлов, присутствующих в некоторых аккумуляторах. Они производят меньше токсичных отходов, чем литий-ионные аккумуляторы при сжигании. Однако органические электролиты и тефлоновые мембраны представляют потенциальную проблему из-за выброса фторсодержащих соединений в атмосферу.

С быстрым увеличением потребления люди должны думать, как уменьшить их влияние на внешнюю среду. Так, мы недавно опубликовали статью, описывающую полностью углеродно-полимерные устройства, которые могут сжигаться с мусором в печах практически без остатка и не производить вредные газы.

Как вы оцениваете ситуацию на Украине?

— Трудная политически и тяжелая экономически. Однако избавление от коррумпированного правителя дает Украине шанс на будущее, которого у нее не было до того, как бывший президент Украины сбежал в Россию.

Сейчас виден свет в конце туннеля, но еще предстоит долгая дорога к свету!

Как происходящее может сказаться на науке?

— В ближайшее время спад, несомненно, будет продолжаться и может даже ускориться, но сближение с европейскими научными организациями, доступ к научным грантам из Европы и интеграция в международную научную систему должны привести к подъему уровня украинской науки через несколько лет, если новое демократическое правительство наконец реорганизует академическую систему, унаследованную от СССР, станет оценивать научные достижения по критериям, принятым в мире (индекс цитируемости и т.д.), и введет настоящую конкурсную систему распределения научного финансирования.

Посмотрите на Польшу и другие быстро прогрессирующие страны Восточной Европы в качестве примера. Украинскую науку должны перестраивать и развивать ученые с опытом работы в ведущих университетах и исследовательских организациях мира, как это происходит в Китае, Казахстане и многих других странах.

Как оценивают последние события ваши украинские и американские коллеги? Обсуждали вы ситуацию с российскими коллегами?

— В подавляющем большинстве мои коллеги поддерживают изменения, происшедшие в Украине.

В моей группе есть аспиранты и научные сотрудники из России, Западной и Восточной Украины, и все они дружно работают вместе, невзирая на языковые различия, так же как и люди, живущие в Киеве. Мои родственники и друзья в Киеве говорят на русском языке, но никто из них не был сторонником Януковича. Все, с кем я разговаривал, приветствуют победу демократических и прогрессивных сил.

«Проблема» украинского языка, о которой много пишут в российской печати, в значительной степени результат пропаганды. Просто удивительно было видеть освещение событий в Киеве российскими средствами массовой информации и связанную с этим истерию на интернет-форумах.

Однако в отличие от советского времени, когда мы были вынуждены читать между строк, в России сейчас есть относительно свободный доступ к интернету, и мои российские друзья и коллеги должны быть в состоянии проанализировать информацию из разных источников и сделать независимые выводы, так же как они это делают при анализе научной информации. Я разбираюсь в химии лучше, чем в политике, и не собираюсь комментировать высказывания на политические темы.

Я часто бываю в Киеве, но в Крыму был в последний раз в 80-е годы. История учит нас, что попытки перенести границы, осуществить передел территорий и расширить империи заканчиваются печально, прежде всего для живущих там людей, которые становятся пешками в игре политиков. Ситуация вокруг Крыма, скорее всего, негативно отразится на международном научном сотрудничестве российских ученых, приведет к свертыванию совместных научных программ между Россией и другими странами, и, если этот кризис дойдет до военного конфликта, международное научное сообщество может отвернуться от России.

Я участвую в организации XII Международного конгресса по наноструктурным материалам NANO 2014 в Москве в июле этого года и опасаюсь, что, если политическая ситуация не изменится, эта крупная международная конференция может лишиться большинства международных докладчиков. Это будет печально, так как многие из моих американских и европейских коллег надеялись впервые посетить Россию.

Мне очень хочется надеяться, что нынешний политический кризис может быть решен мирным путем.

По материалам: gazeta.ru

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Покрытие из максена MXene может защищать носимые устройства от электромагнитных помех

mxene-emi-fabric

Группа ученых из Университета Дрекселя (Филадельфия, США) опубликовала многообещающие результаты исследования, которые показывают, что ткань, покрытая высокопроводящим двумерным материалом под названием MXene, очень эффективно блокирует электромагнитные волны и потенциально опасное излучение. Эта работа может существенно повлиять на промышленное производство электронного текстиля, становясь привлекательной альтернативой используемым в настоящее время металлическим проводящим красителям, и позволяя широко внедрять бесшовно интегрированные текстильные устройства со значительными улучшенные характеристики экранирования электромагнитных помех.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци о его исследованиях, разработках, поисках вдохновения, финансирования и контактов в научном мире

Профессор Юрий Гогоци, директор Института наноматериалов имени А. Дж. Дрекселя, Университет ДрекселяПрофессор Юрий Гогоци - самый цитируемый ученый украинского происхождения и один из самых высоко цитируемых ученых в мире. Например, по данным Microsoft Academic за период последние 5 лет в области материаловедения (Materials science) он занимает второе место в мире по цитируемости его работ, по уровню h-index - четвертое. Также и другие наукометрические системы присваивают ему высочайшие рейтинги в мире (Web of Science, Scopus, Google Analytics). Он открыл новые материалы - Максены, которые, возможно, изменят мир. Юрий работал в Германии, Японии, Норвегии и, наконец, остановился в США, в Университете Дрекселя. Публикуем перевод интервью профессора Юрия Гогоци Журналу "Куншт" о его разработках, поисках вдохновения, финансирования и контактов в научном мире.

 
Масштабируемая система c реактором травления для производства перспективных 2D наноматериалов максенов MXenes

alt

Недавно группа исследователей опубликовала статью в журнале Advanced Engineering Materials о том, что лабораторная система с реактором травления, разработанная в Materials Research Centre в Киеве совместно с Университетом дрекселя, может превращать керамический материал-исходник в порошкообразный черный двумерный карбид титана MXene партиями в количестве до 50 граммов за синтез.

 
Участник проекта CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетил партнерскую организацию Вильнюсский университет, Вильнюс, Литва, 22.02-14.03.2020 г

altУчастник проекта CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), выполнил визит в партнерскую организацию Вильнюсский университет, для выполнения программы совместных исследований и тренингов.

 
Наука будущего и использование разумных наноматериалов в новых технологиях. Лекция профессора Юрия Гогоци для школьников, воспитанников Малой академии наук Украины в КПИ им. Сикорского, 27 февраля 2020 года

altВсемирно известный ученый-украинец профессор Юрий Георгиевич Гогоци рассказал о последних новинках нанотехнологий. Возможность для общения с ученым мирового уровня - редкость, но воспитанникам Малой Академии Наук Украины (МАН) везет. Именно такую ​​возможность они недавно получили.

 
Участник проекта H2020 NANO2DAY от MRC Иван Гришко посетил партнерскую организацию Латвийского Университета, Риги, в ноябре-декабре 2019 года

altИнженер-исследователь из MRC Иван Гришко находится в Латвийском университете, где провел семинар по MXenes

 
Участники проекта Horizon 2020 CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетили партнеров по проекту из Университета им. Адама Мицкевича в Познани, Польша, 27.10-26.11.2019019

altСовместно с польскими коллегами они  получали навыки работы с оборудованием, участвовали в работе по тестированию и характеризации наноматериалов.

 
Участники проекта Horizon 2020 NANO2DAY из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, Зозуля Юлия и Виталий Балицкий посетили партнерскую организацию Каунасский технологический университет, Каунас, Литва, август 2019 г. - октябрь 2019 г.

altСовместно с коллегами из КТУ они занимались симуляциями и моделированием механических свойств наноматериалов и нанокомпозитов.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с избранием в члены Европейской академии наук (EURASC)!

профессор Юрий Гогоци, Университет Дрекселя, СШАВ январе 2019 года профессор Юрий Гогоци был избран членом Европейской академии наук (EURASC). Профессор Юрий Гогоци - ведущий украинский и американский ученый в области химии, с 2000 года профессор Университета Дрекселя, Филадельфия, США, в области материаловедения, инженерии и нанотехнологий.

 
Участники проекта Horizon 2020 NANO2DAY из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетили партнерскую организацию Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь, май 2019 года.

altMRC посетил партнерскую организацию Белорусский государственный университет. Вместе с нашими партнерами из БГУ был обсужден и изучен опыт в области диспергирования CNT и графена в полимерах. Проводились сравнения разных смол  и отвердителя для изготовления полимерной матрицы.

 
Визит по проекту NANO2DAY доктора Виталися Лейсиса из Каунасского технологического университета в Центр Материаловедения, Киев, Украина, в ноябре-декабре 2018 г.

altУченый исследователь Виталис Лейсис из Каунасского университета, Каунас, Литва, посетил Materials Research Centre, Киев, Украина,  в ноябре-декабре 2018 года для выполнения работ по проекту MSCA RISE NANO2DAY в рамках международной европейской научно-исследовательской программы Горизонт-2020.

Целью этого проекта является разработка новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами путем включения новых наноматериалов MXene в полимерные матрицы. Во время своего визита доктор Виталис Лейсис ознакомился с разработками партнера проекта MRC, также обсуждались и прорабатывались компьютерные симуляции и моделирование структуры полимерных композитов допированных максенами (MXenes) для дальнейшего расчета их прочностных свойств.

 
ADVANCED SCIENCE NEWS: Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего».

yurigogotsi_drexel_university_2018.jpg - 466.16 Kb

Юрий Гогоци прирожденный  химик, его волнуют научные открытия и он даже не представляет, что мог бы заниматься чем- то иным.

Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего». Он с большим энтузиазмом относится к использованию нанотехнологий для создания «новых искусственных материалов, конструкций и устройств из наноразмерных строительных блоков» и к более широкому применению «симуляций, моделирования и компьютерных расчетов для решения проблем материаловедения», хотя и признает обеспокоенность по поводу неизвестных эффектов, которые искусственный интеллект окажет на нашу будущую жизнь. 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества по программе Горизонт 2020 посетили партнерскую организацию Университет Дрекселя, Филадельфия, США, сентябрь-октябрь 2018 г.

alt

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Университета Дрекселя, перенимают опыт в синтезе двумерных наноматериалов максенов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег из группы Института Наноматериалов Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци по синтезу максенов, их обработке и применениям для разных назначений. Участниками  от MRC совместно с  исследователями из Дрекселя в химической лаборатории Университета Дрекселя были синтезированы максены  для нужд проекта NANO2DAY. 

 
Директор Materials Research Centre Алексей Гогоци во время рабочей поездки в Университет Дрекселя по по проекту NANO2DAY выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre

altДиректор Materials Research Centre (Киев, Украина) Алексей Гогоци  во время рабочей поездки по по проекту  европейской программы HORIZON 2020 MSCA RISE Project №777810 NANO2DAY в Университет Дрекселя выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre, ее деятельности и участии в международных научно-исследовательских проектах, и в частности проекта NANO2DAY.

 
Директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer из University of Chemistry and Technology, Прага, Чехия, и посетил его семинар по 2d наноматериалам, Университет Дрекселя, США, 18 октября 2018 г.

altВо время рабочей поездки в Университет Дрекселя по международномунаучно-исследовательскому проекту NANO2DAY в рамках европейской научной программы HORIZONT 2020 директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer  из Высшей школы химической технологии,  Прага, Чехия, и посетил его семинар по наноматериалам. Професоор Zdenek Sofer выступил с интересным докладом посвященным разным двумерным материалам помимо графена. 

 

 
Визит по проекту NANO2DAY ученого-исследователя Максима Плахотнюка из Датского Технического Университета в Центр Материаловедения, Киев, Украина, в сентябре-ноябре 2018 г.

NANO2DAY project Maksym Plakhotnyuk, DTU visited MRC, November 2018Ученый-исследователь Максим Плахотнюк из исследовательской группы Technical University of Denmark (DTU), возглавляемой проф. Леоном Мишнаевским (prof. Leon Mishnaevsky, Technical University of Denmark), посетил Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении сентября-ноября 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

 
15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018

alt15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци, который по версии Clarivate Analytics стал одним из самых влиятельных ученых в области физики в 2018 году!

Professor Yury GogotsiУченый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

 
NAP 2018: Восьмая Международная конференция "Наноматериалы: применение и свойства", Затока, Украина, 9-14 сентября 2018,

2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials Applications & Properties”

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2018 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties)