ідеальний матеріал для виготовлення гнучких суперконденсаторів

В даний час суперконденсатори, конденсатори величезною електричної ємності і з малими струмами власного витоку, розглядаються в якості кандидатів на заміну традиційним акумуляторним батареям в безлічі різних областей, починаючи від мініатюрної електроніки і закінчуючи електричними автомобілями. У більшості випадків для виготовлення електродів суперконденсаторів використовують активоване вугілля, матеріал, що володіє величезним значенням ефективної площі поверхні. Єдиним недоліком активованого вугілля є те, що цей матеріал твердий і крихкий, що не допускає його використання при створенні гнучких суперконденсаторів.

Природно, що на білому світі є не тільки один активоване вугілля. Серед відомих вуглецевих матеріалів ще одним перспективним кандидатом на роль матеріалу електродів суперконденсаторів є графен, вуглець, що має кристалічну решітку одноатомной товщини.

Графен гнучкий і неймовірно міцний, він володіє високою електричною провідністю, за рахунок чого він може працювати на високих частотах, але, на жаль, графенову плівка абсолютно не піддається розтягуванню.

Проблема з еластичністю графена була успішно вирішена дослідники з Массачусетського технологічного інституту, які в якості електродів суперконденсаторів запропонували використати графен, підданий спеціальній обробці. Після цієї обробки графенові плівки набули вигляду неабияк пом’ятого аркуша паперу, який, як відомо, може розтягуватися в деяких межах за рахунок часткового розпрямлення деформуючих його вигинів. Крім додання властивостей графену еластичності, технологія деформації дозволила збільшити його ефективну площу поверхні.

За рахунок «комкания» та наступного «розтягування» розмір графенової «папери» може збільшитися у вісім разів по відношенню до початкового розміру, а без втрат будь-яких характеристик зіжмаканий графенову папір витримує 1000 циклів деформації.

«Всі наведені тут значення є лише нашими початковими успіхами» – розповідає Ксуэнх Жао (Xuanhe Zhao), доцент з Массачусетського технологічного інституту, – «Деякі удосконалення розробленої технології, які ми збираємося зробити найближчим часом, дозволять нам досягти ще більшого рівня деформації графена, збільшити його значення ефективної площі поверхні і збільшити кількість циклів деформації».

Процес виготовлення «зібганого» графену досить простий і дешевий у порівнянні з іншими процесами виготовлення електродів гнучких суперконденсаторів.

Береться лист графенової плівки і розміщується в механічному обладнанні, яке деформує графен в одному напрямку, створюючи послідовність паралельних згинів. Потім матеріал повертається і зазнає ще кількох циклів «комкания» під різними кутами, отримуючи абсолютно хаотично деформовану структуру поверхні.

В якості ізолюючого шару суперконденсатора використовується найтонший шар гідрогелю, гнучкого і еластичного матеріалу, затиснутого між двома шарами «зібганого» графену.

«Створення суперконденсаторів, що витримують згинання, розтягнення або інші види деформації, є досить складною проблемою, над якою вже досить давно і не дуже успішно б’ються різні групи вчених» – розповідає Ден (Dan Li), професор з університету Монаша (Monash University), Австралія, – «Тепер, завдяки роботі дослідників з Массачусетсу, момент появи гнучких портативних пристроїв акумулювання енергії на основі суперконденсаторів став набагато більш близький».

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *