Flexibel, draagbare elektronica vereist even flexibele, draagbare stroombronnen. In het journaal Angewandte Chemie , Chinese wetenschappers hebben een buitengewoon rekbare en samendrukbare polyelektrolyt geïntroduceerd die, in combinatie met koolstof nanobuis composiet papier elektroden, vormt een supercondensator die kan worden uitgerekt tot 1000 procent in lengte en kan worden gecomprimeerd tot 50 procent in dikte met zelfs winst, geen capaciteit verliezen.

Supercondensatoren overbruggen de kloof tussen batterijen, die slechts apparaten zijn om energie op te slaan, en normale condensatoren, die zeer snel elektrische energie vrijgeven en opnemen, maar niet zoveel energie kunnen opslaan. Met hun vermogen om in zeer korte tijd grote hoeveelheden elektrische stroom op te laden en af ​​te geven, supercondensatoren worden bij voorkeur gebruikt bij regeneratief remmen, als energiebuffers in windturbines, en, meer en meer, in consumentenelektronica zoals laptops en digitale camera's. Om supercondensatoren geschikt te maken voor toekomstige elektrische eisen zoals, bijvoorbeeld, wearables en papierelektronica, Chunyi Zhi van de City University van Hong Kong en zijn collega's zoeken naar manieren om hen mechanische flexibiliteit te geven. Het kan worden bereikt met een nieuw elektrolytmateriaal:ze ontwikkelden een polyelektrolyt dat meer dan 10 keer zijn lengte kan worden uitgerekt en tot de helft van zijn dikte kan worden samengeperst, waarbij de volledige functionaliteit behouden blijft, zonder breuk, kraken, of andere schade aan het materiaal.

Elektrolyten in supercondensatoren zijn vaak gebaseerd op polyvinylalcoholgels. Om dergelijke gels mechanisch flexibeler te maken, elastische componenten zoals rubber of vezels moeten worden toegevoegd. Zhi's nieuwe elektrolyt is gebaseerd op een ander principe:het is samengesteld uit een polyacrylamide (PAM) hydrogel versterkt met vinyl-gefunctionaliseerde silica nanodeeltjes (VSPN's). Dit materiaal is zowel zeer rekbaar dankzij de cross-links door het vinyl-silica nanodeeltje als zeer geleidend dankzij de aard van de polyelektrolyt, die opzwelt met water en zowel ionen vasthoudt als overdraagt. "VSNP's cross-linkers dienen als stressbuffers om energie te dissiperen en het PAM-netwerk te homogeniseren. Deze synergetische effecten zijn verantwoordelijk voor de intrinsieke superrekbaarheid en samendrukbaarheid van onze supercondensator, " zegt Zhi.

Om een ​​werkende supercondensator te assembleren met deze polyelektrolyt, twee identieke koolstof nanobuis composiet papierelektroden werden direct geplaveid aan elke kant van de voorgerekte polyelektrolytfilm. Bij vrijgave, een golvende, accordeon-achtige structuur ontwikkeld, verrassend elektrochemisch gedrag vertonen. "De elektrochemische prestatie wordt verbeterd met de toename van de belasting, " kwamen de wetenschappers erachter. En de spanning was enorm, de supercondensator onderhield 1000 procent rek en 50 procent compressie bij een nog hogere of gelijke capaciteit. Deze flexibiliteit maakt deze polyelektrolyt zeer aantrekkelijk voor nieuwe ontwikkelingen waaronder draagbare elektronica.