Ученые разработали новый тип суперконденсатора с гибкостью и долговечностью, необходимыми для использования в электронике в обуви и одежде, а также в других устройствах, составляющих Интернет вещей. Прогресс связан с новейшим производственным методом, который позволяет производить устройство хранения энергии, толщиной с полупроводниковую пластину, которое можно сгибать и растягивать, при этом сохраняя его впечатляющие характеристики.
Суперконденсаторы обладают уникальными способностями к накоплению энергии. В то время как современные батареи могут хранить относительно большое количество энергии и высвобождать ее в течение относительно длительного периода времени, для их зарядки требуется много времени. Суперконденсаторы не могут удерживать столько энергии в их нынешнем виде, но могут заряжаться гораздо быстрее и высвобождать свою энергию в виде массивных коротких всплесков.
Это делает их привлекательными для определенных применений, особенно если они могут принимать гибкие, растягивающиеся формы. Ученые, работающие в этой области в Университете Суррея и Федеральном университете Пелотас в Бразилии, совершили прорыв, используя углеродные наноматериалы в качестве отправной точки.
В частности, команда взяла углеродные нанотрубки и разместила их поверх полимерной матрицы на основе кремния, которая затем была покрыта материалом под названием полианилин. Этот проводящий полимер обеспечивает большие возможности накопления энергии благодаря процессу, известному как псевдоемкость, а также обеспечивает высокий уровень механической целостности.
Настолько, что сверхтонкий суперконденсатор толщиной с полупроводниковую пластину сохранил 76 процентов своей емкости после 5000 циклов зарядки и 80 процентов своих электрохимических свойств при различных углах изгиба. Более того, новый метод изготовления, предложенный командой, считается более дешевым и менее трудоемким, чем стандартные методы.
«Суперконденсаторы играют ключевую роль в обеспечении полного раскрытия потенциала технологий 5G и 6G», — сказал автор исследования, профессор Рави Сильва. «В то время как суперконденсаторы, безусловно, могут увеличить срок службы носимых потребительских технологий, они могут стать революционными, если задуматься об их роли в автономных транспортных средствах и умных датчиках с искусственным интеллектом, которые могут помочь всем нам экономить энергию. Вот почему важно, чтобы мы создали недорогой и экологически безопасный способ производства этой невероятно многообещающей технологии хранения энергии. Будущее, безусловно, будет светлым для суперконденсаторов».
Исследование было опубликовано в журнале Nanoscale.
Источник: University of Surrey.