Onderzoekers van de Washington University in St. Louis hebben een energieopslagapparaat gemaakt dat bestand is tegen een hamer die er meer dan 40 keer op slaat. De onbreekbare supercondensator is ook onbrandbaar, in tegenstelling tot lithium-ionbatterijen. Het nieuwe werk is het omslagverhaal van het 23 april nummer van het tijdschrift Sustainable Energy and Fuels.

"Per ongeluk elektronica laten vallen, zoals een laptop of mobiele telefoon, is een veelvoorkomend scenario dat kan leiden tot het falen van het apparaat, " zei Julio D'Arcy, universitair docent scheikunde in Arts &Sciences. "In sommige gevallen, energieopslagapparaten vatten vlam als gevolg van een storing veroorzaakt door een impact. De kans op impactschade wordt alleen maar groter naarmate elektronica flexibeler wordt en op het menselijk lichaam wordt gedragen."

Hongmin Wang, een doctoraat kandidaat in de chemie die in het lab van D'Arcy werkt, leidde de inspanning om het nieuwe materiaal te creëren.

Door de vorming van roest in oplossing te beheersen, onderzoekers kweekten een micrometer dikke poreuze mat van geleidende vezels die op een zachte, plooibare laag van organisch plastic. Het resultaat is enigszins vergelijkbaar met een open sandwich.

"Dit is hetzelfde mechanisme dat verantwoordelijk is voor de vorming van roest op het oppervlak van een nat stuk staal, ' zei D'Arcy. 'Hier, we hebben de oriëntatie van de nanostructuur zorgvuldig ontworpen, zodat een polymeerfilm parallel aan een verroest oppervlak wordt samengevoegd. Het produceert een verweven mat van polymeer nanovezels met een textielachtige structuur die flexibel is en ideaal voor het opslaan van energie in een supercondensator."

De onderzoekers bogen hun nieuwe materiaal keer op keer onder verschillende hoeken. Ze hamerden er herhaaldelijk op, en ze hebben het ook getest tegen een impact die gelijk is aan een auto-botsing bij 30 mph. Dezelfde hoeveelheid impact zou andere materialen zoals metaal en koolstof doen breken.

Het apparaat heeft deze extreme tests goed doorstaan:na de eerste hamerslag, het behield 80 procent van zijn vermogen om energie op te slaan met maximale efficiëntie; na 40 herhaalde slagen, het was nog steeds 74 procent.