p O Instituto de Supercondutores e Materiais Eletrônicos (ISEM) da UOW foi pioneira com sucesso em uma maneira de construir um sistema flexível, dispositivo de armazenamento de energia dobrável e leve que fornece os blocos de construção para baterias de próxima geração necessárias para alimentar eletrônicos vestíveis e dispositivos médicos implantáveis. p O enigma que os pesquisadores enfrentaram no desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de energia em miniatura, como baterias e supercapacitores, está descobrindo como aumentar a área de superfície do dispositivo, para armazenar mais carga, sem torná-lo maior.

p “Entre todos os dispositivos eletrônicos modernos, eletrônicos portáteis são alguns dos mais interessantes, "O estudante de PhD do ISEM, Monirul Islam, disse." Mas o maior desafio é carregar o armazenamento em um pequeno volume, bem como ser capaz de entregar essa carga rapidamente sob demanda. "

p Para resolver este problema, uma equipe de alunos de doutorado, liderado pelo Dr. Konstantin Konstantinov sob o patrocínio do Diretor do ISEM, Professor Shi Xue Dou e com o apoio do Professor Hua Kun Liu, o chefe da Divisão de Armazenamento de Energia ISEM, desenvolveram uma estrutura tridimensional usando uma automontagem de embalagem plana de três componentes:grafeno, um polímero condutor e nanotubos de carbono, que são redes semelhantes a redes de carbono com a espessura de um átomo, formadas em cilindros.

p O chamado grafeno material maravilhoso, feito de camadas de grafite com a espessura de um átomo único, foi um candidato adequado devido ao seu desempenho eletrônico e resistência mecânica.

p "Sabíamos em teoria que se você pode fazer uma espécie de esqueleto de carbono, você tem uma área de superfície maior e uma área de superfície maior significa mais carga, "Dr. Konstantinov disse." Se pudéssemos separar de forma eficiente as camadas de carbono, poderíamos então usar ambas as superfícies de cada camada para o acúmulo de carga. O problema que enfrentamos foi que fabricar essas formas 3D na prática, não apenas teoria, é um desafio, se não tarefa impossível. "

p A solução foi compactar os componentes construindo a forma 3D camada por camada, muito parecido com um exercício em miniatura na decoração de bolos. O grafeno na forma líquida foi misturado com o polímero condutor e reduzido a sólido e os nanotubos de carbono cuidadosamente inseridos entre as camadas de grafeno para formar um pacote achatado auto-montado, material supercapacitor de espessura fina.

p “O verdadeiro desafio era como montar esses três componentes em uma única estrutura com o melhor aproveitamento do espaço disponível, "O estudante de doutorado Monirul Islam disse." Obter as proporções ou proporções dos componentes de forma adequada para obter um material composto com desempenho máximo de armazenamento de energia foi outro desafio. "

p Proporções erradas de qualquer um dos ingredientes resultam em uma bagunça irregular, ou uma forma 3D que não é forte o suficiente para reter a flexibilidade necessária, bem como a capacidade de armazenamento de carga. Também há elegância na simplicidade do design da equipe:os pesquisadores dispersaram os componentes em líquido cristalino, que permitiu interações químicas naturais para evitar que as camadas de grafeno se aglutinassem.

p O resultado foi uma forma 3D com, graças aos nanotubos de carbono, uma área de superfície massiva, excelente capacidade de carga que também é dobrável. Ele também pode ser fabricado de maneira fácil e barata, sem a necessidade de caras câmaras de vácuo ou equipamentos sofisticados.

p "Nossa base de grafeno, composto flexível é altamente condutor, leve, é capaz de se dobrar como um rolo ou empilhar como um papel em dispositivos eletrônicos para armazenar uma grande quantidade de carga, "Monirul disse." Este material pode armazenar carga em um segundo e entregar a carga em velocidade super rápida e será mais leve do que as baterias tradicionais usadas na eletrônica atual. "

p O estudo ISEM foi apoiado financeiramente pela Automotive Australia 2020 CRC como parte de sua pesquisa em veículos elétricos. ISEM é o líder do programa de eletrificação e desempenha um papel crucial para o projeto de veículos elétricos de última geração. Uma chave para desbloquear a capacidade do veículo elétrico é uma bateria leve e poderosa.

p "Nosso método de fabricação simples de materiais ecológicos com desempenho aprimorado tem grande potencial para ser ampliado para uso de supercapacitores e tecnologia de bateria. Nossa próxima etapa é usar este material para fabricar supercapacitores flexíveis e usáveis ​​com alta densidade de potência e densidade de energia, bem como supercapacitores de grande escala para veículos elétricos. "

p A pesquisa foi publicada recentemente na revista. ACS Central Science .