مواد نانوساختار چند منظوره برای ابرخازنها مروری انتقادی بر منابع پایدار، دوپینگ فلزی و کاربردهای ترکیبی در زیست پزشکی و سنجش

در سالهای اخیر مواد نانوساختار چند منظوره به عنوان یک حوزه ی نوظهور در طراحی و توسعه ابرخازنها مورد توجه فراوان قرار گرفته اند. این مواد به دلیل دارا بودن سطح ویژه، بالا رسانایی الکتریکی، مناسب و قابلیت مهندسی ساختار در مقیاس نانو ظرفیت ذخیره انرژی را به طور چشمگیری افزایش داده اند. در این میان استفاده از منابع پایدار نظیر زیست پلیمرها، ضایعات زیستی و مواد قابل بازیافت برای تولید نانوساختارها چشم انداز تازه ای برای توسعه مواد سازگار با محیط زیست در فناوری ابرخازنها فراهم کرده است. یکی از رویکردهای کلیدی برای بهبود عملکرد نانوساختارها در ابرخازنها دوپینگ فلزی است وارد کردن یونهای فلزی مانند نیکل، کبالت یا منگنز در ساختار نانوذرات منجر به افزایش ظرفیت ویژه، بهبود پایداری سیکلی و ارتقاء نرخ انتقال الکترون می شود. این راهکار نه تنها خواص الکتروشیمیایی مواد را ارتقا می دهد بلکه امکان تنظیم دقیق ویژگیهای ساختاری و سطحی را نیز فراهم می سازد. تحلیل انتقادی مقالات اخیر نشان می دهد که ترکیب دوپینگ با طراحی ساختارهای هیبریدی بازده و عمر عملکردی ابرخازنها را به طور محسوسی افزایش داده است. فراتر از ذخیره سازی انرژی مواد نانوساختار دوپشده و مبتنی بر منابع پایدار در کاربردهای زیست پزشکی و سنجش (biosensing) نیز عملکرد قابل توجهی از خود نشان داده اند. خواصی نظیر زیست سازگاری، پاسخ پذیری بالا به محرکهای زیستی و قابلیت عملکرد چندگانه، امکان استفاده از این مواد را در حسگرهای زیستی، رهایش هدفمند دارو و سامانه های پاسخگو به محرک فراهم می سازد. بدین ترتیب، توسعه این دسته از مواد نانوساختار نه تنها چشم اندازی روشن در بهبود عملکرد ابرخازنها دارد بلکه پلی میان فناوریهای انرژی و زیست پزشکی نیز ایجاد می کند.

Keywords:

مواد نانوساختار , ابرخازن , منابع پایدار , دوپینگ فلزی , زیست پزشکی , حسگر زیستی , رهایش دارو