Papirsuperkondensator kan drive fremtidens papirelektronik

(PhysOrg.com) -- Alle de papirtransistorer og papirskærme, som videnskabsmænd har designet, kan nu drives af en indbygget strømkilde, takket være udviklingen af ​​en ny papirsuperkondensator. Designet af forskere ved Stanford University, papirsuperkondensatoren er lavet ved blot at printe kulstof nanorør på et behandlet stykke papir. Forskerne håber, at det integrerede design kan føre til udvikling af billige, engangspapirelektronik.

I papirsuperkondensatoren, alle de nødvendige komponenter er integreret på et enkelt ark papir i form af enkeltvæggede kulstofnanorør (SWNT'er). Højhastighedsudskrivning kunne bruges til at printe SWNT'erne direkte på et stykke papir - alt fra Xerox-papir til avis og endda købmandsannoncer vil fungere. I første omgang, forskerne fandt, at SWNT'erne var så små, at de trængte ind i papiret gennem mikronstore porer, hvilket ville få enheden til at kortslutte. For at løse dette problem, forskerne coatede først begge sider af papiret med polyvinylidenfluorid (PVDF), som blokerede porerne, men stadig gjorde det muligt for elektrolytter at blive transporteret gennem papiret. Som sådan, det behandlede papir kunne fungere som en elektrolytmembran og separator uden kortslutning.

"Nøgledesignet er, at SWNT'er klæber godt på papir og ikke trænger helt igennem papiret for at undgå kortslutning, ” fortalte Yi Cui fra Stanford University PhysOrg.com .

Når SWNT'erne blev udskrevet på det behandlede papir, de oplevede stærke bindekræfter svarende til dem, man oplevede, når man skrev med en kuglepen eller blyant på papir. Selv når de gnides eller udsættes for tape, SWNT'erne forblev knyttet til papiret. Efter udskrivning af SWNT'er på begge sider af enkelte ark papir, elektrolyt blev fyldt for at danne en superkondensator. SWNT'erne fungerede som både elektroder og strømopsamlere i superkondensatoren, som havde en kapacitans på omkring 3 F/g. Enheden viste også en fremragende cykelstabilitet, med meget lidt tab af kapacitans efter 2500 cyklusser. Forskerne siger, at det samme koncept kunne udvides til at fremstille batterier, såvel.

Den fuldt integrerede superkondensator er baseret på en tidligere version, som forskerne lavede, hvor nanomaterialer blev belagt separat på forskellige anode- og katodesubstrater og derefter samlet med en separator. Fordelen ved den nye integrerede struktur er, at den giver mulighed for højhastighedsudskrivning, hvilket i høj grad reducerer fremstillingsomkostningerne og bringer engangs, fleksibel, og letvægtspapirelektronik tættere på virkeligheden. Cui sagde det, i fremtiden, forskerne planlægger "at bruge dette nye design til rigtige applikationer."

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.