Os aerogéis de carbono são ultraleves, materiais condutores, que são extensivamente investigados para aplicações em eletrodos de supercapacitores em carros elétricos e telefones celulares. Cientistas chineses descobriram agora uma maneira de fazer esses eletrodos de forma sustentável. Os aerogéis podem ser obtidos diretamente a partir de nanofibrilas de celulose, o abundante material de parede celular em madeira, encontra o estudo relatado no jornal Angewandte Chemie .

Supercapacitores são capacitores que podem absorver e liberar uma grande quantidade de energia em um tempo muito curto. Os principais requisitos para eletrodos supercapacitores são uma grande área de superfície e condutividade, combinado com um método de produção simples. Outro problema crescente na produção de supercapacitores - principalmente para smartphones e tecnologias de carros elétricos - é a sustentabilidade. Contudo, a produção sustentável e econômica de aerogéis de carbono como materiais do eletrodo supercapacitor é possível, propõem Shu-Hong Yu e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, Hefei, China.

Os aerogéis de carbono são materiais condutores ultraleves com uma área de superfície muito grande. Eles podem ser preparados por duas rotas de produção:a primeira e mais barata parte principalmente de componentes fenólicos e produz aerogéis com condutividade melhorável, enquanto a segunda rota é baseada em precursores de nanotubos de carbono e grafeno. O último método fornece aerogéis de alto desempenho, mas é caro e não é ecologicamente correto. Em sua busca por diferentes precursores, Yu e seus colegas descobriram uma abundância, muito menos caro, e fonte sustentável:polpa de madeira.

Nós vamos, não é realmente polpa de madeira, mas seu principal ingrediente, nanocelulose. As paredes das células vegetais são estabilizadas por nanocelulose fibrosa, e este material extraível estimulou recentemente pesquisas substanciais e desenvolvimento tecnológico. É altamente poroso, mas uma rede transparente muito estável, e, com a ajuda de uma técnica recente - oxidação com um eliminador de radicais chamado TEMPO - ele forma um hidrogel microporoso de nanofibrilas de celulose altamente orientadas com largura e comprimento uniformes. Como os aerogéis orgânicos são produzidos a partir de hidrogéis por secagem e pirólise, os autores tentaram pirólise de hidrogel de celulose nanofibrilada supercrítica ou liofilizada.

Acontece que o método não era tão simples quanto o esperado porque a formação de cristais de gelo e desidratação insuficiente dificultavam a carbonização, de acordo com os autores. Aqui, um truque ajudou. Os cientistas pirolisaram o gel seco na presença do catalisador de ácido orgânico ácido para-toluenossulfônico. O catalisador baixou a temperatura de decomposição e produziu uma "rede nanofibrosa tridimensional mecanicamente estável e porosa" apresentando uma "grande área de superfície específica e alta condutividade elétrica, "relataram os autores.

Os autores também demonstraram que seu aerogel de carbono derivado de madeira funcionou bem como um eletrodo livre de aglutinante para aplicações de supercapacitor. O material apresentou propriedades eletroquímicas comparáveis ​​aos eletrodos comerciais. O método é uma forma interessante e inovadora de fabricar materiais sustentáveis ​​adequados para uso em dispositivos eletrônicos de alto desempenho.