Znajdź zawartość

Rozwój elektroniki postępuje bardzo szybko, oferując nam coraz potężniejsze układy. Nowe technologie obiecują jeszcze większą moc: grafen, nanorurki, DNA, komputery kwantowe. Tymczasem jednocześnie istnieje potrzeba tanich, prostych w produkcji i prostych układów do codziennych zastosowań. Z powodzeniem już się takie tworzy z plastiku czy z papieru. Dzięki odkryciom inżynierów z Uniwersytetu Stanforda papierową elektronikę będziemy mogli zasilać papierowymi bateriami. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda od dawna pracowali nad stworzeniem papierowego superkondensatora przy pomocy nadrukowywania węglowych nanorurek. Pierwsze efekty prezentowali już w zeszłym roku, teraz osiągnęli jednak znaczący postęp. Udało się zrezygnować z domieszek srebra i uniknąć przenikania drobnych nanorurek przez pory papieru, co powodowało spięcia. Papier - a można tu zastosować naprawdę dowolny papier - pokryty z dwóch stron cienką warstwą polifluorku winylidenu (PVDF) można z dużą prędkością zadrukowywać węglowymi nanorurkami o pojedynczych ściankach (SWNT). Nanorurki ściśle związują się z papierem podobnie jak tusz lub atrament podczas pisania i nie ulegają zniszczeniu nawet potraktowane gumką czy taśmą klejącą. Zarazem odpowiednio zaimpregnowany papier zatrzymując nanorurki jednocześnie pozwala na przenikanie elektrolitów, działając membrana. Po nadrukowaniu węglowe nanorurki służą jednocześnie jako styki, jak i elektrody, wystarczy je napełnić elektrolitem. Pojemność takiego urządzenia to około trzech Faradów na gram. Urządzenie jest też bardzo trwałe, po upływie 2500 cykli ładowania i rozładowania spadek wydajności jest niewielki. Można oczywiście je dowolnie wyginać, czy rulować - jak zwykły papier. Trzeba jeszcze opracować sposób stworzenia z papierowego kondensatora funkcjonalnych baterii. Pozwoli to na produkowanie bardzo tanich akumulatorów, które będzie wyjątkowo łatwo utylizować - po prostu jak zwykły papier. Na filmie: naukowcy ze Stanforda demonstrują diodę zasilaną papierowym kondensatorem.

Profesor Prabhakar Bandaru z Wydziału Inżynierii Lotniczej i Mechanicznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego oraz jego student Mark Hoefer odkryli, że niedoskonałości celowo wprowadzane do struktury nanorurek mogą być przydatne w budowie superkondensatorów. Dzięki nim urządzenia przenośne ładowalibyśmy w ciągu kilku minut. Zdaliśmy sobie sprawę z tego, że węglowe nanorurki mogą być używane do przechowywania energii, gdy badaliśmy możliwość zastosowania ich w roli elektrod dla czujników chemicznych. Podczas testów zauważyliśmy, że możemy spowodować, by powstawały w nich niedoskonałości, dzięki którym zwiększa się pojemność energetyczna - mówi Hoefer. Dodaje przy tym, że konieczne jest szczegółowe kontrolowanie liczby wprowadzanych defektów, gdyż jeśli będzie ich zbyt wiele, może spaść przewodnictwo nanorurek. A dobre przewodnictwo to warunek konieczny do osiągnięcia wysokiej pojemności. Bardzo interesujący jest sam fakt, iż nanorurki, uważane za doskonały materiał, mogą być użyteczne także dzięki wielu niedoskonałościom - stwierdza profesor Bandaru. Zdaniem obu naukowców, nanorurki mogą okazać się najlepszym materiałem do produkcji superkondensatorów.