(PhysOrg.com) -- Al die papieren transistors en papieren displays die wetenschappers hebben ontworpen, kunnen nu worden gevoed door een ingebouwde stroombron, dankzij de ontwikkeling van een nieuwe papieren supercondensator. Ontworpen door onderzoekers van Stanford University, de papieren supercondensator wordt gemaakt door simpelweg koolstofnanobuisjes op een behandeld stuk papier te printen. De onderzoekers hopen dat het geïntegreerde ontwerp kan leiden tot de ontwikkeling van goedkope, wegwerp papieren elektronica.

In de papieren supercondensator, alle benodigde componenten zijn geïntegreerd op een enkel vel papier in de vorm van enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWNT's). Afdrukken op hoge snelheid kan worden gebruikt om de SWNT's rechtstreeks op een stuk papier af te drukken - alles van Xerox-papier tot kranten en zelfs advertenties voor boodschappen werkt. Aanvankelijk, de onderzoekers ontdekten dat de SWNT's zo klein waren dat ze door micron-grote poriën in het papier drongen, waardoor het apparaat zou kortsluiten. Om dit probleem op te lossen, de onderzoekers bedekten eerst beide zijden van het papier met polyvinylideenfluoride (PVDF), waardoor de poriën werden geblokkeerd, maar toch elektrolyten door het papier konden worden getransporteerd. Als zodanig, het behandelde papier zou kunnen functioneren als een elektrolytmembraan en separator zonder kortsluiting.

"Het belangrijkste ontwerp is dat SWNT's goed op papier plakken en niet volledig door papier dringen om kortsluiting te voorkomen, ” vertelde Yi Cui van Stanford University: PhysOrg.com .

Nadat de SWNT's op het behandelde papier waren afgedrukt, ze ervoeren sterke bindingskrachten die vergelijkbaar waren met die ervaren bij het schrijven met een pen of potlood op papier. Zelfs wanneer gewreven of onderworpen aan tape, de SWNT's bleven aan het papier gehecht. Na het afdrukken van SWNT's op beide zijden van losse vellen papier, elektrolyt werd geladen om een ​​supercondensator te vormen. De SWNT's dienden als zowel de elektroden als de stroomcollectoren in de supercondensator, die een capaciteit had van ongeveer 3 F/g. Het apparaat vertoonde ook een uitstekende fietsstabiliteit, met zeer weinig capaciteitsverlies na 2500 cycli. De onderzoekers zeggen dat hetzelfde concept kan worden uitgebreid om batterijen te maken, ook.

De volledig geïntegreerde supercondensator is gebaseerd op een eerdere versie die de onderzoekers maakten, waarin nanomaterialen afzonderlijk op verschillende anode- en kathodesubstraten werden gecoat en vervolgens met een separator aan elkaar werden geassembleerd. Het voordeel van de nieuwe geïntegreerde structuur is dat het afdrukken op hoge snelheid mogelijk maakt, wat de fabricagekosten aanzienlijk verlaagt en wegwerpbare, flexibel, en lichtgewicht papieren elektronica dichter bij de realiteit. Cui zei dat in de toekomst, de onderzoekers zijn van plan "dit nieuwe ontwerp te gebruiken voor echte toepassingen."

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.