(Phys.org)—Het standaard uiterlijk van hedendaagse elektronische apparaten als solide, zwarte objecten kunnen op een dag volledig veranderen als onderzoekers elektronische componenten maken die transparant en flexibel zijn. Werken aan dit doel, onderzoekers in een nieuwe studie hebben transparante, flexibele supercondensatoren gemaakt van koolstof nanobuisfilms. De krachtige apparaten zouden ooit kunnen worden gebruikt om energie op te slaan voor alles, van draagbare elektronica tot fotovoltaïsche energie.

De onderzoekers, Kanninen et al. , van instellingen in Finland en Rusland, hebben een artikel gepubliceerd over de nieuwe supercondensatoren in een recent nummer van: Nanotechnologie .

In het algemeen, supercondensatoren kunnen meerdere keren meer lading opslaan in een bepaald volume of massa dan traditionele condensatoren, hebben snellere laad- en ontlaadsnelheden, en zijn zeer stabiel. De afgelopen jaren is onderzoekers zijn begonnen met het maken van supercondensatoren die transparant en flexibel zijn vanwege hun potentiële gebruik in een breed scala aan toepassingen.

"Potentiële toepassingen kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee categorieën:producten met een hoge esthetische waarde, zoals activiteitenbandjes en nette kleding, en inherent transparant eindgebruik, zoals displays en ramen, " co-auteur Tanja Kallio, een universitair hoofddocent aan de Aalto University die momenteel gasthoogleraar is aan het Skolkovo Institute of Science and Technology, vertelde Phys.org . "De laatste omvatten bijvoorbeeld, toekomstige toepassingen zoals slimme ramen voor auto's en ruimtevaartvoertuigen, zelfaangedreven opgerolde displays, zelfaangedreven draagbare opto-elektronica, en elektronische huid."

Het type supercondensator dat hier is ontwikkeld, een elektrochemische dubbellaags condensator genoemd, is gebaseerd op koolstof met een hoog oppervlak. Een uitstekende kandidaat voor dit materiaal zijn enkelwandige koolstofnanobuizen vanwege hun combinatie van vele aantrekkelijke eigenschappen, waaronder een groot oppervlak, Grote sterkte, hoge elasticiteit, en het vermogen om extreem hoge stromen te weerstaan, wat essentieel is voor snel opladen en ontladen.

Het probleem tot nu toe echter, is geweest dat de koolstofnanobuisjes als dunne films moeten worden geprepareerd om als elektroden in supercondensatoren te kunnen worden gebruikt. De huidige technieken voor het maken van enkelwandige dunne films van koolstofnanobuisjes hebben nadelen, vaak resulterend in defecte nanobuisjes, beperkte geleidbaarheid, en andere prestatiebeperkingen.

In de nieuwe studie de onderzoekers demonstreerden een nieuwe methode om dunne films gemaakt van enkelwandige koolstofnanobuisjes te fabriceren met behulp van een eenstaps aerosolsynthesemethode. Wanneer opgenomen in een supercondensator, de dunne films vertonen de hoogste transparantie tot nu toe (92%), de hoogste massa-specifieke capaciteit (178 F/g), en een van de hoogste gebiedsspecifieke capaciteiten (552 µF/cm ² ) in vergelijking met andere op koolstof gebaseerde, flexibel, transparante supercondensatoren. De films hebben ook een hoge stabiliteit, zoals blijkt uit het feit dat hun capaciteit niet afneemt na 10, 000 laadcycli.

Met deze voordelen, het nieuwe apparaat illustreert de voortdurende verbetering in de ontwikkeling van transparante, flexibele supercondensatoren. In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om de energiedichtheid verder te verbeteren, flexibiliteit, en duurzaamheid, en maken de supercondensatoren ook rekbaar.

"Een ander belangrijk kenmerk dat moet worden gerealiseerd en dringend wordt verwacht in toekomstige elektronica, is de rekbaarheid van de geleidende materialen en geassembleerde elektronische componenten, " zei co-auteur Albert Nasibulin, een professor aan het Skolkovo Institute of Science and Technology en een adjunct-professor aan de Aalto University. "Samen met Tanja, we werken momenteel aan een nieuw type rekbare en transparante enkelwandige supercondensator van koolstofnanobuisjes. We zijn ervan overtuigd dat men prototypes kan maken op basis van koolstofnanobuisjes die 100% rek kunnen weerstaan ​​zonder prestatievermindering."

© 2016 Fys.org