Гибкий суперконденсатор на основе бумаги

С помощью метода послойного осаждения золотых и оксидных наночастиц на целлюлозные волокна бумаги можно получить гибкий материал, который может быть использован в качестве электрода для суперконденсатора. Группа ученых из Кореи и США показала, что такой материал будет обладать более высокими значениями удельной мощности и плотности энергии по сравнению с аналогами и перспективен для использования в гибкой электронике. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Суперконденсаторы (или ионисторы) — устройства, подобные конденсаторам, в которых в роли обкладок выступает двойной электрический слой. Для таких устройств характерна очень большая площадь заряженной поверхности, что сильно увеличивает и их емкость. Поэтому, в отличие от обычных конденсаторов, суперконденсаторы могут использоваться не только как преобразующий элемент в электрических цепях, но и в качестве источников напряжения. Сейчас суперконденсаторы — один из двух основных источников энергии в бытовой технике наряду с литий-ионными аккумуляторами. Если литий-ионные аккумуляторы выигрывают по плотности энергии, то суперконденсаторы предпочтительнее в качестве материала с высокой удельной мощностью.

В своей работе международный коллектив химиков из Кореи и США предложил новый метод получения гибких суперконденсаторов на основе обычной целлюлозной бумаги, которые смогут использоваться, например, в носимых электронных устройствах. Для того, чтобы решить проблемы маленькой емкости и высокого внутреннего сопротивления таких материалов, ученые предложили использовать многослойные структуры с чередующимися проводящими и диэлектрическими слоями.

С помощью послойного осаждения на каждое целлюлозное волокно поочередно наносились слои проводящих и диэлектрических наночастиц диаметром около 10 нанометров. В качестве проводящего материала были использованы наночастицы золота, а в качестве диэлектрика — наночастицы оксидов железа и марганца. Между каждым из слоев наночастиц добавлялся дополнительный слой поверхностно-активного вещества. Для увеличения плотности контакта между наночастицами из разных слоев, в качестве поверхностно-активного вещества была выбрана довольно небольшая молекула трис-(2-аминоэтил)амина.

Анализ проводящих свойств полученной металлизированной бумаги показал, что увеличение количества слоев приводит к линейному увеличению проводимости, и для 16 двойных слоев диэлектрик/проводник на каждой целлюлозной нити в бумаге толщиной 140 микрон достигает 230 сименсов на сантиметр. Устойчивость образовавшегося слоя химики проверили с помощью тестов на изгиб. Оказалось, что даже после 10 тысяч циклов сгибания-разгибания проводимость не падает.

Из нескольких полученных таким образом электродов химики собрали гибкий гибридный суперконденсатор, в котором лист с диэлектрическими слоями из оксида марганца выполнял роль положительного электрода, а лист с диэлектрическими слоями из оксида железа — роль отрицательного электрода. Максимальная поверхностная мощность такого устройства составила 15 милливольт на квадратный сантиметр, а максимальная плотность энергии — около 270 микроватт-часов на квадратный сантиметр. При этом за 5 тысяч циклов перезарядки с плотностью тока в 20 миллиампер на квадратный сантиметр такой суперконденсатор сохранял 90 процентов своей емкости.

По словам ученых, такой материал весьма перспективен, например, для питания носимой электроники. В качестве элементов питания носимых электронных устройств предлагали и другие источники, в частности, браслеты, которые генерируют энергию за счет механических движений руки. А само такое устройство можно, например, напечатать на 3D-принтере.

33 Oтвет на Ученые разработали гибкий суперконденсатор на основе бумаги

  • g give

    What’s up to all, how is everything, I think every one is getting
    more from this web site, and your views are nice in support of
    new users.

  • up g

    It’s amazing for me to have a website, which is beneficial designed for my experience.
    thanks admin

  • g do

    I really like it whenever people get together and share ideas.
    Great website, keep it up!

  • Hello! Do you know if they make any plugins to protect against hackers?
    I’m kinda paranoid about losing everything I’ve
    worked hard on. Any recommendations?

  • tinyurl.com

    Yes! Finally something about cbd oil.

  • Hi my friend! I wish to say that this post is amazing, nice written and come with almost all significant infos.
    I would like to peer extra posts like this .

  • ahaia-roma.gr

    hello!,I really like your writing so so much! proportion we keep in touch
    more about your article on AOL? I need a specialist in this space to unravel my problem.
    Maybe that is you! Taking a look forward to see you.

  • tinyurl.com

    I get pleasure from, lead to I discovered just what
    I used to be taking a look for. You’ve ended my 4 day long hunt!
    God Bless you man. Have a nice day. Bye

  • This post is priceless. Where can I find out more?

  • I read this post fully about the comparison of
    most recent and earlier technologies, it’s amazing article.

  • This is very interesting, You’re a very skilled blogger. I’ve
    joined your feed and look forward to seeking
    more of your wonderful post. Also, I’ve shared your website in my
    social networks!

  • Hi! I simply wish to give you a huge thumbs up for the excellent info you have got here on this post.
    I will be coming back to your blog for more soon.

  • I’m impressed, I must say. Seldom do I encounter a blog that’s
    both educative and entertaining, and without a doubt, you have hit the
    nail on the head. The issue is an issue that too few men and women are speaking intelligently about.
    I’m very happy I found this during my hunt for something
    concerning this.

  • Excellent article. Keep writing such kind of info on your blog.
    Im really impressed by your blog.
    Hello there, You have performed an excellent job.

    I’ll definitely digg it and in my opinion recommend to my
    friends. I’m confident they’ll be benefited from this site.

  • best web hosting

    I’m really impressed with your writing skills and also with the
    layout on your blog. Is this a paid theme or did you modify it yourself?
    Anyway keep up the excellent quality writing, it is rare to
    see a nice blog like this one these days.

  • Thanks in support of sharing such a fastidious idea, paragraph is good,
    thats why i have read it entirely

  • Awesome issues here. I am very satisfied to
    look your article. Thank you so much and I’m having a look ahead to touch you.
    Will you please drop me a mail?

  • Valuable information. Fortunate me I discovered your website by chance,
    and I am stunned why this accident did not took place in advance!
    I bookmarked it.

  • web hosting reviews

    First of all I want to say fantastic blog! I had a quick
    question which I’d like to ask if you do not mind. I was curious to find out
    how you center yourself and clear your head prior to writing.
    I’ve had a hard time clearing my mind in getting my ideas out.
    I truly do enjoy writing but it just seems like the first 10 to 15 minutes are
    usually lost just trying to figure out how to begin. Any recommendations or hints?

    Kudos!

  • Attractive section of content. I just stumbled upon your website and in accession capital
    to assert that I get actually enjoyed account
    your blog posts. Anyway I will be subscribing to your augment and even I
    achievement you access consistently rapidly.

  • You could certainly see your expertise within the article you write.
    The sector hopes for even more passionate writers such as
    you who aren’t afraid to say how they believe.
    At all times follow your heart.

  • Кристина

    Довольно актуальная информация. Необходимо поразмыслить.

  • airline flights

    magnificent post, very informative. I wonder why the other specialists of this sector don’t notice this.
    You must proceed your writing. I am confident, you’ve a huge readers’ base already!

  • I’d like to find out more? I’d like to find
    out more details. adreamoftrains website hosting services

  • Леонид

    Давно выискивал данную публикацию. Выискал на данном блоге. Пребольшое спасибо

  • travelocity flights

    Piece of writing writing is also a excitement,
    if you be familiar with afterward you can write if not
    it is complex to write.

  • Людмила

    На сайте сконцентрировано славнейшее с оного, что сегодня я видел

  • Георгий

    Интересная информация

  • web hosting

    of course like your website but you need to test the spelling on several of your posts.
    Several of them are rife with spelling issues
    and I to find it very bothersome to inform the
    reality on the other hand I’ll certainly come again again.

  • webhosting

    Hey very nice blog!! Man .. Excellent .. Superb ..
    I’ll bookmark your blog and take the feeds additionally?
    I am happy to find a lot of helpful information right here within the submit, we want work out extra techniques in this regard, thank you for sharing.
    . . . . .

  • Hey There. I found your blog using msn. This is a very neatly
    written article. I will be sure to bookmark it and return to read extra of your useful information. Thanks for the post.
    I will definitely return.

  • Charley

    Great post.

  • I absolutely love your site.. Great colors & theme. Did you create this website yourself?

    Please reply back as I’m planning to create my very
    own site and would like to learn where you got this from
    or just what the theme is named. Kudos!

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *