O aumento da popularidade de veículos elétricos e aeronaves apresenta a possibilidade de abandonar os combustíveis fósseis em direção a um futuro mais sustentável. Embora os avanços tecnológicos significativos tenham aumentado drasticamente a eficiência desses veículos, ainda existem várias questões que impedem a sua adoção generalizada.

Um dos desafios mais significativos tem a ver com massa, já que até mesmo as baterias e supercapacitores de veículos elétricos mais atuais são incrivelmente pesados. Uma equipe de pesquisa da Texas A&M University College of Engineering está abordando o problema de massa de um ângulo único.

A maior parte das pesquisas destinadas a reduzir a massa dos veículos elétricos tem se concentrado no aumento da densidade de energia, reduzindo assim o peso da bateria ou do próprio supercapacitor. Contudo, uma equipe liderada pela Dra. Jodie Lutkenhaus, professor do Departamento de Engenharia Química Artie McFerrin, acredita que veículos elétricos e aeronaves mais leves podem ser alcançados armazenando energia dentro dos painéis estruturais da carroceria. Esta abordagem apresenta seu próprio conjunto de desafios técnicos, uma vez que requer o desenvolvimento de baterias e supercapacitores com o mesmo tipo de propriedades mecânicas que os painéis estruturais da carroceria. Especificamente, baterias e eletrodos de supercapacitores são freqüentemente formados com materiais quebradiços e não são mecanicamente fortes.

Em um artigo publicado em Matéria , a equipe de pesquisa descreveu o processo de criação de novos eletrodos de supercapacitores que melhoraram drasticamente as propriedades mecânicas. Nesse trabalho, a equipe de pesquisa foi capaz de criar eletrodos muito fortes e rígidos baseados em grafeno funcionalizado com dopamina e nanofibras de Kevlar. Dopamina, que também é um neurotransmissor, é uma molécula altamente adesiva que imita as proteínas que permitem que os mexilhões grudem em praticamente qualquer superfície. O uso de dopamina e íons de cálcio leva a uma melhora significativa no desempenho mecânico.

Na verdade, no artigo, pesquisadores relatam eletrodos de supercapacitor com o mais alto, Até a presente data, eficiência multifuncional (uma métrica que avalia um material multifuncional com base no desempenho mecânico e eletroquímico) para eletrodos à base de grafeno.

Esta pesquisa leva a uma família inteiramente nova de eletrodos estruturais, que abre as portas para o desenvolvimento de veículos e aeronaves elétricos mais leves.

Embora este trabalho se concentre principalmente em supercapacitores, Lutkenhaus espera traduzir a pesquisa na criação de materiais resistentes, baterias rígidas.