Un futuro de robots blandos que lavan sus platos o camisetas inteligentes que alimentan su teléfono celular puede depender del desarrollo de fuentes de energía elásticas. Pero las baterías tradicionales son gruesas y rígidas, no son propiedades ideales para materiales que se utilizarían enpequeños dispositivos maleables. En un paso hacia la electrónica portátil, un equipo de investigadores ha producido un micro supercondensador elástico con cintas de grafeno.
Los investigadores presentarán su trabajo hoy en la 252ª Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS.
"La mayoría de las fuentes de energía, como las baterías de los teléfonos, no son extensibles. Son muy rígidas", dice Xiaodong Chen, Ph.D. "Mi equipo ha fabricado electrodos extensibles y los hemos integrado en un supercondensador, que es undispositivo de almacenamiento de energía que alimenta dispositivos electrónicos "
Los supercondensadores, desarrollados en la década de 1950, tienen una densidad de potencia más alta y un ciclo de vida más largo que los condensadores o baterías estándar. Y a medida que los dispositivos se han reducido, también lo han hecho los supercondensadores, lo que pone en primer plano una generación de microcondensadores bidimensionales que sonintegradas en teléfonos celulares, computadoras y otros dispositivos. Sin embargo, estos supercondensadores se han mantenido rígidos y, por lo tanto, no son adecuados para materiales blandos que necesitan tener la capacidad de alargarse.
En este estudio, Chen de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, y su equipo trataron de desarrollar un micro supercondensador de grafeno. Esta lámina de carbono es conocida por su delgadez, resistencia y conductividad. "El grafeno puede ser flexible y plegable, pero puedeno se puede estirar ", dice. Para arreglar eso, el equipo de Chen se inspiró en la piel. La piel tiene una microestructura en forma de onda, dice Chen." Comenzamos a pensar en cómo podríamos hacer que el grafeno se pareciera más a una ola ".
El primer paso de los investigadores fue hacer micro-cintas de grafeno. La mayoría del grafeno se produce con métodos físicos, como afeitarse la punta de un lápiz, pero Chen usa la química para construir su material. "Tenemos más control sobre el grafeno".estructura y espesor de esa manera ", explica." Es muy difícil controlar eso con el enfoque físico. El espesor realmente puede afectar la conductividad de los electrodos y la cantidad de energía que el supercondensador en general puede contener ".
El siguiente paso fue crear el chip de polímero estirable con una serie de crestas piramidales. Los investigadores colocaron las cintas de grafeno a través de las crestas, creando la estructura ondulada. El diseño permitió que el material se estirara sin los electrodos de grafeno del superconductordesprendiendo, agrietando o deformando. Además, el equipo desarrolló estructuras de kirigami, que son variaciones de pliegues de origami, para hacer que los supercondensadores sean 500 por ciento más flexibles sin deteriorar su rendimiento electroquímico. Como prueba final, Chen ha alimentado un LCD de una calculadora conel microcondensador elástico a base de grafeno. De manera similar, tales supercondensadores elásticos pueden usarse en sensores de presión o químicos.
En futuros experimentos, los investigadores esperan aumentar el área de superficie del electrodo para que pueda retener aún más energía. La versión actual solo almacena suficiente energía para alimentar dispositivos LCD por un minuto, dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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