Sommige elektronica kan buigen, draai en rek in draagbare displays, biomedische toepassingen en zachte robots. Hoewel de circuits van deze apparaten steeds soepeler worden, de batterijen en supercondensatoren die ze aandrijven zijn nog steeds stijf. Nutsvoorzieningen, onderzoekers in ACS' Nano-letters rapporteren een flexibele supercondensator met elektroden gemaakt van gerimpeld titaniumcarbide - een type MXene-nanomateriaal - dat zijn vermogen behield om elektronische ladingen op te slaan en vrij te geven na herhaaldelijk uitrekken.

Een grote uitdaging die rekbare elektronica moet overwinnen, is de stijve en inflexibele aard van hun energieopslagcomponenten, batterijen en supercondensatoren. Supercondensatoren die gebruik maken van elektroden gemaakt van overgangsmetaalcarbiden, carbonitriden of nitriden, genaamd MXenes, wenselijke elektrische eigenschappen hebben voor draagbare flexibele apparaten, zoals snelladen en ontladen. En de manier waarop 2D MXenen meerlagige nanosheets kunnen vormen, biedt een groot oppervlak voor energieopslag wanneer ze in elektroden worden gebruikt. Echter, eerdere onderzoekers hebben polymeren en andere nanomaterialen moeten incorporeren om te voorkomen dat dit soort elektroden breken wanneer ze worden gebogen, waardoor hun elektrische opslagcapaciteit afneemt. Dus, Desheng Kong en collega's wilden zien of het vervormen van een ongerepte titaniumcarbide MXene-film tot accordeonachtige richels de elektrische eigenschappen van de elektrode zou behouden en tegelijkertijd flexibiliteit en rekbaarheid zou toevoegen aan een supercondensator.

De onderzoekers desintegreerden titaniumaluminiumcarbidepoeder tot vlokken met fluorwaterstofzuur en vingen de lagen van pure titaniumcarbide nanosheets als een ruw getextureerde film op een filter. Daarna plaatsten ze de film op een stuk voorgerekt acrylelastomeer dat 800% van zijn ontspannen grootte was. Toen de onderzoekers het polymeer vrijgaven, het kromp in zijn oorspronkelijke staat, en de aangehechte nanovellen verfrommelden in accordeonachtige rimpels.

In de eerste experimenten, het team ontdekte dat de beste elektrode was gemaakt van een 3 m dikke film die herhaaldelijk kon worden uitgerekt en ontspannen zonder te worden beschadigd en zonder het vermogen om een ​​elektrische lading op te slaan te wijzigen. Het team gebruikte dit materiaal om een ​​supercondensator te fabriceren door een polyvinyl(alcohol)-zwavelzuurgelelektrolyt tussen een paar rekbare titaniumcarbide-elektroden te plaatsen. Het apparaat had een hoge energiecapaciteit vergelijkbaar met op MXene gebaseerde supercondensatoren ontwikkeld door andere onderzoekers, maar het had ook een extreme rekbaarheid tot 800% zonder dat de nanosheets barsten. Het behield ongeveer 90% van zijn energieopslagcapaciteit na te zijn uitgerekt 1, 000 keer, of na te zijn gebogen of gedraaid. De onderzoekers zeggen dat de uitstekende energieopslag en elektrische stabiliteit van hun supercondensator aantrekkelijk is voor rekbare energieopslagapparaten en draagbare elektronische systemen.