Kohlenstoffnanoröhrenwälder verbessern die Leistung des dehnbaren Superkondensators Duke University
Stellen Sie sich einen neuen Superkondensatortyp vor, auf den wiederholt gedehnt werden kann. achtmal seine ursprüngliche Größe, behält jedoch seine volle Funktionalität bei. Erst danach 10.000 Zyklen Beim Laden und Aufladen verliert es einen kleinen Prozentsatz seiner Energieeffizienz.
Forscher von Duke University und Michigan State University MSU haben genau das getan. Das Team sieht seinen neuartigen Superkondensator als Teil eines leistungsunabhängigen, dehnbaren, flexiblen elektronischen Systems, das in tragbaren elektronischen oder biomedizinischen Geräten verwendet werden kann.
Ihre Studie wurde in einer Zeitschrift von Cell Press veröffentlicht, Materie am Donnerstag
Überlebende mechanische Verformungen
"Unser Ziel ist es, innovative Geräte zu entwickeln, die mechanische Verformungen wie Dehnen, Verdrehen oder Biegen überstehen können, ohne an Leistung zu verlieren", sagte Changyong Cao Direktor des Labors für weiche Maschinen und Elektronik an der MSU und leitender Autor der Studie.
"Wenn die Stromquelle eines dehnbaren elektronischen Geräts jedoch nicht dehnbar ist, muss das gesamte Gerätesystem nicht dehnbar sein", fuhr Cao fort.
A Superkondensator manchmal auch als Ultrakondensator bezeichnet, speichert Energie wie eine Batterie. Im Gegensatz zu Batterien speichert ein Superkondensator jedoch Energie durch Ladungstrennung und kann keine eigene Energie erzeugen. Zum Laden benötigt er eine externe Quelle.
Auch im Gegensatz zu Batterien können Superkondensatoren Energie in kurzen, aber großen Stößen freisetzen. Sie laden und laden sich auch viel schneller auf, was sie ideal für kurze, leistungsstarke Anwendungen wie Verstärker in einer Stereoanlage oder Flash-In machteine Kamera.
Das Hauptproblem ist, dass sie normalerweise hart sind, genau wie Batterien. Also, ein anderer leitender Autor der Studie Jeff Glass Professor für Elektro- und Computertechnik an der Duke University und Cao bauten einen Kohlenstoffnanoröhrenwald an - nur ein Patch mit Millionen von Nanoröhren 15 Nanometer Durchmesser und 20-30 Mikrometer groß - - auf einem Siliziumwafer. Um das ins rechte Licht zu rücken, das ist ungefähr die Größe der Breite der kleinsten Bakterien und die Höhe der infizierten tierischen Zellen.
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Der Kohlenstoffnanoröhrenwald wird dann mit Goldnanofilm beschichtet, der als elektrischer Kollektor verwendet wird. Das Team verwendet dann eine Methode, um den Nanoröhrenwald zu zerknittern. Glas erklärt : "Durch das Zerknittern wird die auf kleinem Raum verfügbare Oberfläche erheblich vergrößert, wodurch sich die Ladungsmenge erhöht." Alle Nanoröhren werden dann mit einem Gelelektrolyten gefüllt.
Das Endergebnis sind super dehnbare Superkondensatoren, die Strom liefern könnten tragbar Geräte der Zukunft.
"Viele Leute möchten Superkondensatoren und Batterien miteinander koppeln" Glas sagte . "Ein Superkondensator kann sich schnell aufladen und überleben Tausende oder sogar Millionen von Ladezyklen, während Batterien mehr Ladung speichern können, so dass sie eine lange Lebensdauer haben. Wenn Sie sie zusammenfügen, erhalten Sie das Beste aus beiden Welten. Sie erfüllen zwei verschiedene Funktionen innerhalb desselben elektrischen Systems. "