Ученые из Южной Кореи разработали простой и эффективный способ превращения использованных сигаретных фильтров в высокопроизводительный материал для хранения энергии. Это открытие может решить сразу две проблемы: утилизацию токсичных отходов, которых ежегодно в мире накапливается до 5,6 триллиона штук, и создание дешевых компонентов для суперконденсаторов. Такие устройства способны накапливать и быстро отдавать большое количество энергии, что делает их незаменимыми в электромобилях, ветряных турбинах и бытовой электронике.
В основе сигаретных фильтров лежит ацетат целлюлозы. Группа исследователей под руководством профессора Чонхёпа И из Сеульского национального университета продемонстрировала, что эти волокна можно преобразовать в углеродный материал с помощью одностадийного процесса, известного как пиролиз. Суть метода заключается в нагревании сырья в среде с низким содержанием кислорода. В результате в материале образуется множество мельчайших пор разного размера, что значительно увеличивает его площадь поверхности.
Именно большая площадь поверхности и сочетание пор различного калибра, как объясняют ученые, являются ключевыми свойствами для эффективного суперконденсатора. Это позволяет материалу не только накапливать значительный объем энергии, но и обеспечивать высокую плотность мощности, необходимую для быстрой зарядки и разрядки устройств. Проведенные испытания показали, что полученный из окурков материал превосходит по способности накапливать электроэнергию даже такие известные аналоги, как графен и углеродные нанотрубки. Соответствующая статья была опубликована в журнале Nanotechnology.
Помимо создания накопителей энергии, существует и другой способ переработки сигаретных окурков. Другая научная работа описывает гидротермальный метод, позволяющий превращать токсичные отходы в флуоресцентные углеродные точки. Эти наночастицы обладают ярким и стабильным свечением и могут использоваться в качестве основы для невидимых чернил, применяемых в сфере безопасности.
Кроме того, полученные углеродные точки могут служить высокочувствительными датчиками для обнаружения ионов железа и аскорбиновой кислоты в воде или биологических образцах, таких как сыворотка крови. Их также можно встраивать в полимерные пленки для создания компонентов различных оптических устройств, от флуоресцентных дисплеев до светодиодов. Таким образом, исследования показывают, что обычный мусор может стать ценным ресурсом для высоких технологий.