Superkondensator inspirowany akordeonem łączy elastyczność z wysoką pojemnością

Miękkie roboty, czujniki opasające ciało, inteligentne opaski sportowe i teraz nawet smartfony. Wiele segmentów technologicznych poszło w ostatnich latach w stronę podatnych na deformacje (zginanie) form, choć „elastyczna technologia” dopiero się rozwija i tak jak wyświetlacze złapały już wiatr w żagle, tak też to samo musi spotkać magazyny energii. Dziś poczyniono do tego kolejny krok, tworząc superkondensator inspirowany akordeonem.

Podczas gdy tradycyjne akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się dużą gęstością energii (dzięki temu mogą przechowywać energię przez długi czas), mają niską gęstość mocy (dostarczają tylko niewielkie ilości energii, a ich ładowanie zajmuje dużo czasu), tak superkondensatory są ich odwrotnością. Mogą być bowiem ładowane bardzo szybko, a oferują przy tym ogromną gęstość mocy przy rozładowaniu (zasilaniu). Problem? Nie mogą utrzymać zbyt okazałego ładunku energetycznego. Przez to właśnie superkondensatory są atrakcyjną propozycją do niektórych zastosowań związanych z magazynowaniem energii… jak np. zasilania elastycznych urządzeń elektronicznych.

Czytaj też: Nissan ulepszył recykling elektrycznych silników. Elektryczne samochody mogą stać się bardziej eko

Nowy wymiar elastycznego pokładu mocy. Oto superkondensator inspirowany akordeonem

Dziś naukowcy z chińskiego Nanjing University pokazali, że obecna technologia pozwala na opracowanie nowatorskiego superkondensatora, który zachowuje wysoką wydajność podczas rozciągania i skręcania dzięki zmarszczkom przypominającym akordeon, czy harmonijkę. Wykorzystali do tego arkusze dwuwymiarowych materiałów o wysokiej przewodności (MXenes) i z ich użyciem stworzyli wielowarstwowe elektrody superkondensatorowe o dużych powierzchniach, a zatem o dużym potencjale magazynowania energii.

Czytaj też: Najmniejszy na świecie odbiornik GPS kodu M dla wojska USA

Elastyczność nadano im z wykorzystaniem akrylowego elastomeru, na który naukowcy nałożyli czyste nanoarkusze z węglika tytanu, rozciągając najpierw ten pierwszy do 800% jego rozmiaru. Następnie pozwolono elastomerowi skurczyć się do swoich pierwotnych rozmiarów, przez co zintegrowany z nim węglik tytanu pogniótł się w zmarszczki przypominające harmonijkę. Służył on następnie jako elektroda dla superkondensatora, kiedy między jego warstwami o grubości trzech mikrometrów umieszczono żelowy elektrolit.

Czytaj też: Oto Intel Xeon E-2300, czyli procesory serwerowe nowej generacji Rocket Lake-E

Kolejne eksperymenty zespołu wykazały, że superkondensator inspirowany akordeonem może być wielokrotnie rozciągany i nie traci przy tym swoich właściwości. Rozciągnięcie materiału ponad 1000 razy spowodowało, że jego zdolność magazynowania energii spadła tylko do 90 procent. Teraz czekamy na pierwsze zastosowania tej technologii w praktyce, a jeśli chcecie poznać więcej szczegółów, rzućcie okiem na publikację w dzienniku Nano Letters.