Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Fleksibel og gennemsigtig superkondensator:Til energilagringsenheder, tynd er i (m/ video)

Ved hjælp af deres nye carbon nanocup materiale, Yung Joon Jung og Hyunyoung Jung har udviklet en superkapacitor, der er både fleksibel og gennemsigtig. Kredit:Brooks Canaday

(Phys.org) —Cell telefoner så tynde og fleksible som et ark papir. Energilagrende husmaling. Roll-up touch screen viser. Det er den slags enheder, som ingeniørindustrien forbereder sig på og forventer. Men hvis nogen af ​​dem skal fungere, sagde professor i maskin- og industriteknik ved det nordøstlige universitet, Yung Joon Jung, eksperter skal også oprette et tyndt og fleksibelt energilagringssystem. Hans laboratorium har udviklet et sådant system.

I en nyligt offentliggjort artikel i tidsskriftet Scientific Reports, Jung og kolleger fra Northeastern og Rice University præsenterede deres design af en fleksibel og gennemsigtig superkapacitor, en enhed, der lagrer energi som et elektrisk felt i stedet for en kemisk reaktion, som batterier gør. Som sådan, det er en førende energilagringskandidat for de tynde, fremtidens fleksible enheder.

Teknologien er baseret på et nanomateriale udviklet i Jungs laboratorium for to år siden, som de kalder en nanocup. En af de opfattede fordele ved nanorør, Jung forklarede, er potentialet til at fylde dem med andre materialer, såsom elektrolyt i tilfælde af en superkapacitor. Den indre kapacitet af nanorør har vist sig at være for lille til at opnå denne kapacitet, "men hvis du har en kop, "Sagde Jung, peger på sit eget kaffekrus, "du kan putte alt i det, du vil."

Her styrker teamet et lille lys, mens det også demonstrerer enhedens gennemsigtighed

Det første trin til at lave en nanocup er ætsning af nanoskopiske divoter til en aluminiumsfilm gennem oxidation. Ved at justere spændingen og tidspunktet for denne proces, forskere kan skræddersy koppernes størrelse. Det andet trin er at lægge carbonatomer på aluminiumformen ved hjælp af standard carbon nanorørteknologi.

Denne viser, hvor fleksibel enheden er, vikle det rundt om et meget tyndt glasrør

Hyunyoung Jung, den første forfatter på papiret og en postdoktor i professor Jungs laboratorium, har en baggrund i polymerkemi. Han understregede, at den nye superkapacitors nyhed stammer fra det store overfladeareal og den åbne teksturerede overflade af nanokopperne. Denne morfologi giver dem mulighed for at komme i større kontakt med elektrolytten, som driver dannelsen af ​​et elektrisk felt og dermed energilagringsfunktionen.

Og endelig, denne video demonstrerer både fleksibiliteten og gennemsigtigheden på én gang

Superkondensatoren, som endnu ikke er optimeret, er i stand til at lagre energi og levere strøm på niveauer, der kan sammenlignes med andre enheder. Forskellen, imidlertid, er dens evne til at blive inkorporeret i tyndfilmsenheder. "Hvis vi opgiver gennemsigtighed og mekanisk fleksibilitet, "Sagde Jung, "vi kan let gå til det niveau af kommercielt tilgængelige enheder. Men mit mål er ikke at miste disse to kvaliteter og samtidig udvikle højtydende energienheder."

Forskergruppen har allerede brugt en fleksibel og gennemsigtig prototype til at tænde et lys. Gruppen planlægger at foretage fortsatte forbedringer inden for elproduktion og energilagring.


Varme artikler