• Home
  • Química
  • Astronomia
  • Energia
  • Natureza
  • Biologia
  • Física
  • Eletrônicos
  •  science >> Ciência >  >> Química
    A tecelagem de polímero de cana doce pode alimentar futuros tecidos e dispositivos funcionais

    Supercapacitores tecidos como o vermelho e branco de uma bengala de doces poderiam ter aumentado a capacidade de armazenamento de carga em comparação com a tecnologia atual. Crédito:Tiesheng Wang

    Se os cientistas vão cumprir a promessa de órgãos artificiais implantáveis ​​ou roupas que se secam, eles primeiro precisarão resolver o problema das baterias inflexíveis que ficam sem energia muito rapidamente. Eles estão se aproximando, e hoje os pesquisadores relatam que desenvolveram um novo material entrelaçando dois polímeros de uma forma que aumenta enormemente a capacidade de armazenamento de carga.

    Os pesquisadores apresentarão seus trabalhos hoje no 255º Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS).

    “Estávamos desenvolvendo redes de polímeros para uma aplicação diferente envolvendo atuação e detecção tátil, "Tiesheng Wang diz." Depois do projeto, percebemos que o extensível, o material dobrável que tínhamos feito poderia potencialmente ser usado para armazenamento de energia. "

    Baterias, especificamente baterias de íon-lítio, dominar a paisagem de armazenamento de energia. Contudo, as reações químicas subjacentes ao processo de carga e descarga em baterias são lentas, limitando quanta energia eles podem fornecer. Mais, as baterias tendem a se degradar com o tempo, exigindo substituição. Um dispositivo alternativo de armazenamento de energia, o supercapacitor, carrega rapidamente e gera muita energia, o que poderia permitir que carros elétricos acelerassem mais rapidamente, entre outras aplicações. Mais, supercapacitores armazenam energia eletrostaticamente, não quimicamente, o que os torna mais estáveis ​​e duráveis ​​do que muitas baterias. Mas os supercapacitores disponíveis atualmente no mercado exigem ligantes e têm baixa densidade de energia, limitando sua aplicação em eletrônicos emergentes para qualquer lugar.

    Wang, um estudante de graduação no laboratório de Stoyan Smoukov, Ph.D., da Universidade de Cambridge (Reino Unido) suspeitou que um material à base de polímero condutor flexível de outro projeto no qual eles estavam trabalhando poderia ser uma alternativa melhor. Polímeros condutores, como poly (3, 4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT), são candidatos a supercondensadores que têm vantagens sobre os supercapacitores tradicionais à base de carbono como materiais de armazenamento de carga. Eles são pseudocapacitivos, o que significa que permitem reações eletroquímicas reversíveis, e também são quimicamente estáveis ​​e baratos. Contudo, íons só podem penetrar nos polímeros alguns nanômetros de profundidade, deixando muito do material como peso morto. Os cientistas que trabalham para melhorar a mobilidade de íons desenvolveram anteriormente nanoestruturas que depositam camadas finas de polímeros condutores sobre os materiais de suporte, o que melhora o desempenho do supercapacitor, tornando mais do polímero acessível aos íons. A desvantagem, de acordo com Wang, é que essas nanoestruturas podem ser frágeis, difícil de tornar reproduzível quando ampliado e pobre em estabilidade eletroquímica, limitando sua aplicabilidade.

    Então, Smoukov e Wang desenvolveram um material mais robusto entrelaçando um polímero condutor com um polímero de armazenamento de íons. Os dois polímeros foram costurados juntos para formar uma geometria semelhante a uma bengala de doce, com um polímero desempenhando o papel de faixa branca e o outro, vermelho. Enquanto o PEDOT conduz eletricidade, o outro polímero, poli (óxido de etileno) (PEO), pode armazenar íons. A geometria entrelaçada é fundamental para os benefícios de armazenamento de energia, Wang diz, porque permite que os íons acessem mais do material em geral, aproximando-se do "limite teórico".

    Quando testado, o supercapacitor de cana-de-doce demonstrou melhorias em relação ao PEDOT sozinho no que diz respeito à flexibilidade e estabilidade do ciclo. Ele também tinha quase o dobro da capacitância específica em comparação com os supercapacitores convencionais baseados em PEDOT.

    Ainda, há espaço para melhorias, Smoukov diz. "Em experiências futuras, estaremos substituindo polianilina por PEDOT para aumentar a capacitância, "ele diz." Polianilina, porque pode armazenar mais carga por unidade de massa, poderia armazenar três vezes mais eletricidade do que PEDOT para um determinado peso. "Isso significa que baterias mais leves com o mesmo armazenamento de energia podem ser carregadas mais rapidamente, que é uma consideração importante no desenvolvimento de novos wearables, robôs e outros dispositivos.


    © Ciência https://pt.scienceaq.com