T-shirt erstatter batteri:Fiberbaseret elektrokemisk mikro-superkondensator

Vil vi snart slutte vores mobiltelefon til vores t-shirt i stedet for at sætte et batteri i? Denne vision er ikke helt uden for rækkevidde:De første skridt i denne retning er allerede taget.

Nu et team ledet af Zhong Lin Wang ved Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) og Jong Min Kim fra Samsung Electronics i Sydkorea introducerer en prototype til en fleksibel energilagringsenhed, der kan bearbejdes til tekstiler. Som forskerne rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie , denne superkondensator er lavet af et meget specielt arrangement af zinkoxid nanotråde dyrket på konventionelle fibre.

Selvom mindre, lettere komponenter udvikles konstant, de fleste enheder til energiproduktion og -lagring er alt for omfangsrige og tunge til fremtidens stadig mere miniaturiserede elektroniske enheder. Superkondensatorer er et interessant alternativ til batterier og genopladelige batterier til energilagring. De kan genoplades næsten uendeligt og ekstremt hurtigt; imidlertid, tidligere eksempler har ikke været fleksible eller lette nok.

Forskerholdet har nu udviklet en prototype til en højeffektiv fiber-baseret elektrokemisk mikro-superkondensator, der bruger zinkoxid nanotråde som elektroder. Substratet til en af ​​elektroderne er en fleksibel, fine plasttråd; for den anden elektrode er det en fiber lavet af Kevlar. Kevlar er det materiale, der bruges til at lave skudsikre veste. Forskerne var i stand til at dyrke zinkoxid nanotråde på hvert af disse substrater. Yderligere belægninger med materialer som guld og manganoxid kan yderligere forbedre ladningskapacitansen. Ved hjælp af en pincet, forskerne pakkede derefter hver af plastiktrådene ind med en Kevlar-fiber. Denne samling blev derefter indlejret i en fast gelelektrolyt, der adskiller de to elektroder og muliggør den nødvendige ladningstransport. Et bundt af disse fibre kunne bearbejdes til at danne en tråd.

Zinkoxid har særlige fordele i forhold til konventionelle superkondensatormaterialer, :det kan dyrkes på ethvert ønsket substrat i enhver form ved lav temperatur (under 100 °C), og det er både biokompatibelt og miljøvenligt.

En særlig spændende applikation ville være brugen af ​​disse nye ladningslagringsmedier i kombination med fleksible fiber nanogeneratorer, som Wang og hans team tidligere har udviklet. Bærerens hjerteslag og skridt, eller endda en svag vind, ville være nok til at flytte de piezoelektriske zinkoxid nanotråde i fibrene, genererer elektrisk strøm.

I form af en "power shirt" kunne et sådant system levere nok strøm til små elektroniske enheder, mobiltelefoner eller små sensorer som dem, der bruges til at advare brandmænd om giftstoffer.