(PhysOrg.com) -- De meeste mensen willen hun mobiele telefoons en andere persoonlijke elektronica snel en niet te vaak kunnen opladen. Een recente ontdekking door UC San Diego-ingenieurs zou kunnen leiden tot op koolstof nanobuisjes gebaseerde supercondensatoren die precies dit zouden kunnen doen.

In recent onderzoek is gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven , Prabhakar Bandaru, een professor in de UCSD Department of Mechanical and Aerospace Engineering, samen met afstudeerder Mark Hoefer, hebben ontdekt dat kunstmatig geïntroduceerde defecten in nanobuisjes de ontwikkeling van supercondensatoren kunnen helpen.

"Hoewel batterijen een grote opslagcapaciteit hebben, het duurt lang om ze op te laden; terwijl elektrostatische condensatoren snel kunnen opladen, maar doorgaans een beperkte capaciteit hebben. Echter, supercondensatoren/elektrochemische condensatoren bevatten de voordelen van beide, ' zei Bandaru.

Koolstofnanobuisjes (CNT's) worden algemeen geprezen als een van de wondermaterialen van de 21e eeuw en worden algemeen erkend als de aanjagers van de nanotechnologierevolutie. Het zijn cilindrische structuren, met diameters van 1 tot 100 nanometer, waarvan is gesuggereerd dat ze uitstekende structurele, chemisch, en elektrisch, kenmerken op basis van hun atomair perfecte structuren met een grote oppervlakte-tot-volumeverhouding. Echter, gebreken zijn onvermijdelijk in een dergelijke praktische structuur, een aspect dat eerst werd onderzocht door UCSD-student afgestudeerde ingenieurswetenschappen Jeff Nichols en vervolgens aanzienlijk werd uitgebreid door Hoefer in het laboratorium van Bandaru.

"We realiseerden ons voor het eerst dat defecte CNT's konden worden gebruikt voor energieopslag toen we hun gebruik als elektroden voor chemische sensoren onderzochten. "Zei Hoefer. "Tijdens onze eerste tests merkten we dat we geladen defecten konden creëren die konden worden gebruikt om de opslagcapaciteit van CNT-ladingen te vergroten."

specifiek, defecten op nanobuisjes creëren extra ladingsplaatsen die de opgeslagen lading versterken. De onderzoekers hebben ook methoden ontdekt die de lading geassocieerd met de defecten kunnen verhogen of verlagen door de CNT's te bombarderen met argon of waterstof.

"Het is belangrijk om dit proces zorgvuldig te beheersen, omdat te veel defecten de elektrische geleidbaarheid kunnen verslechteren, wat in de eerste plaats de reden is voor het gebruik van CNT's. Goede geleidbaarheid helpt bij efficiënt ladingstransport en verhoogt de vermogensdichtheid van deze apparaten, ' voegde Bandaru eraan toe.

"In het allereerste begin het is interessant dat CNT's, die nominaal als perfect worden beschouwd, nuttig zou kunnen zijn met zoveel ingebouwde defecten, " hij voegde toe.

De onderzoekers denken dat de door hun werk verkregen energiedichtheid en vermogensdichtheid praktisch hoger kunnen zijn dan bestaande condensatorconfiguraties die last hebben van problemen die verband houden met slechte betrouwbaarheid, kosten, en slechte elektrische eigenschappen.

Bandaru en Hoefer hopen dat hun onderzoek grote implicaties kan hebben op het gebied van energieopslag, een actueel onderwerp van vandaag. "We hopen dat ons onderzoek toekomstige interesse zal wekken in het gebruik van CNT's als elektroden in apparaten voor ladingsopslag met grotere energie- en vermogensdichtheden, ' zei Hoefer.

Hoewel er nog meer onderzoek moet worden gedaan om mogelijke toepassingen van deze ontdekking te achterhalen, de ingenieurs suggereren dat dit onderzoek zou kunnen leiden tot een grote verscheidenheid aan commerciële toepassingen, en hopen dat meer wetenschappers en ingenieurs gedwongen zullen worden om op dit gebied te werken, zei Bandaru.

In de tussentijd, Hoefer zei dat dit soort onderzoek zijn toekomstige technische carrière zal helpen voeden.

"Het is opmerkelijk hoe de huidige tools en apparaten steeds efficiënter en toch kleiner worden door ontdekkingen op nanoschaal, " zei hij. "Mijn tijd besteed aan het onderzoeken van CNT's en hun mogelijke toepassingen aan de Jacobs School zal me voorbereiden op mijn carrière, aangezien toekomstig onderzoek de trend van miniaturisatie zal voortzetten en tegelijkertijd de efficiëntie zal verhogen."

Meer informatie: "Bepaling en verbetering van de capaciteitsbijdragen in op koolstof nanobuisjes gebaseerde elektrodesystemen, Toegepaste Natuurkunde Letters. M. Hoefer en PR Bandaru.

Bron:Universiteit van Californië - San Diego (nieuws:web)