20 марта 2020 г., 15:35
Суперконденсатор нового типа, разработанный совместно учёными из университетов Дюка (штат Северная Каролина) и штата Мичиган, оказался способен сохранять свою полную функциональность даже при растяжении в восемь раз от первоначального размера. Этот материал не показывает износа или усталости от повторных деформаций, а потеря ёмкости после 10 тысяч циклов зарядки/разрядки не превышает нескольких процентов.
Чтобы создать растягиваемые суперконденсаторы, Джефф Гласс, профессор электротехники и вычислительной техники в университете Дюка и его исследовательская группа, сначала вырастили на кремниевой подложке «лес» из миллионов углеродных нанотрубок диаметром всего 15 нанометров и высотой 20-30 микрометров. Затем, поверх нанотрубок нанесли тонкий слой золота. Наноплёнка золота действует как электрический коллектор, она уменьшает сопротивление устройства на порядок ниже предыдущих версий, что позволяет ему заряжаться и разряжаться намного быстрее.
На следующем этапе массив нанотрубок перенесли на предварительно растянутую подложку из эластомера, золотом вниз, и убрали деформирующую нагрузку. Заполненная гелем подложка-электрод сократилась до четверти предыдущего размера, из-за чего нанотрубки сжались вместе, а тонкий слой золота смялся в гармошку.
«Такое смятие значительно увеличивает доступную площадь поверхности в небольшом пространстве, соответственно возрастает количество заряда, которое она может удерживать», – пояснил Гласс.
Завершая создание сверхрастяжимого суперконденсатора, учёные заполнили уплотнившийся лес нанотрубок гелевым электролитом и два таких электрода наложили друг на друга.
Четыре подобных устройства габаритами с почтовую марку, объединённые вместе, могли обеспечивать питанием 2-вольтовые часы Casio на протяжении полутора часов.
Авторы этого открытия, рассказавшие о нëм во вчерашнем выпуске журнала Matter, полагают, что созданный ими эластичный суперконденсатор станет неотъемлемой частью будущих энергонезависимых, гибких электронных систем с приложениями в биомедицине и носимой электронике.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365