(PhysOrg.com) - A maioria das pessoas gostaria de poder carregar seus telefones celulares e outros aparelhos eletrônicos pessoais rapidamente e não com muita frequência. Uma descoberta recente feita por engenheiros da UC San Diego pode levar a supercapacitores baseados em nanotubos de carbono que podem fazer exatamente isso.

Em pesquisas recentes, publicado em Cartas de Física Aplicada , Prabhakar Bandaru, professor do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCSD, junto com o estudante de graduação Mark Hoefer, descobriram que defeitos introduzidos artificialmente em nanotubos podem auxiliar no desenvolvimento de supercondensadores.

"Embora as baterias tenham grande capacidade de armazenamento, eles demoram muito para carregar; enquanto os capacitores eletrostáticos podem carregar rapidamente, mas normalmente têm capacidade limitada. Contudo, supercapacitores / capacitores eletroquímicos incorporam as vantagens de ambos, "Bandaru disse.

Os nanotubos de carbono (CNTs) são geralmente aclamados como um dos materiais maravilhosos do século 21 e são amplamente reconhecidos como o início da revolução da nanotecnologia. São estruturas cilíndricas, com diâmetros de 1 a 100 nanômetros, que foram sugeridos como tendo uma estrutura excelente, químico, e elétrica, características baseadas em suas estruturas atomicamente perfeitas com uma grande proporção de área de superfície para volume. Contudo, defeitos são inevitáveis ​​em tal estrutura prática, um aspecto que foi investigado pela primeira vez pelo estudante de graduação em engenharia da UCSD, Jeff Nichols, e depois substancialmente estendido por Hoefer no laboratório de Bandaru.

"Percebemos pela primeira vez que CNTs defeituosos poderiam ser usados ​​para armazenamento de energia quando estávamos investigando seu uso como eletrodos para sensores químicos, "Hoefer disse." Durante nossos testes iniciais, percebemos que fomos capazes de criar defeitos carregados que poderiam ser usados ​​para aumentar as capacidades de armazenamento de carga CNT. "

Especificamente, defeitos em nanotubos criam locais de carga adicionais, aumentando a carga armazenada. Os pesquisadores também descobriram métodos que podem aumentar ou diminuir a carga associada aos defeitos, bombardeando os CNTs com argônio ou hidrogênio.

"É importante controlar este processo com cuidado, pois muitos defeitos podem deteriorar a condutividade elétrica, qual é a razão para o uso de CNTs em primeiro lugar. A boa condutividade ajuda no transporte de carga eficiente e aumenta a densidade de potência desses dispositivos, "Bandaru acrescentou.

"No início, é interessante que os CNTs, que são nominalmente considerados perfeitos, poderia ser útil com tantos defeitos incorporados, " ele adicionou.

Os pesquisadores acham que a densidade de energia e a densidade de potência obtidas por meio de seu trabalho podem ser praticamente maiores do que as configurações de capacitores existentes, que sofrem de problemas associados à baixa confiabilidade, custo, e más características elétricas.

Bandaru e Hoefer esperam que suas pesquisas possam ter implicações importantes na área de armazenamento de energia, um tópico pertinente de hoje. "Esperamos que nossa pesquisa desperte interesse futuro na utilização de CNTs como eletrodos em dispositivos de armazenamento de carga com maior energia e densidades de potência, "Hoefer disse.

Embora ainda seja necessário fazer mais pesquisas para descobrir as aplicações potenciais desta descoberta, os engenheiros sugerem que esta pesquisa pode levar a uma ampla variedade de aplicações comerciais, e espero que mais cientistas e engenheiros sejam compelidos a trabalhar nesta área, Bandaru disse.

Enquanto isso, Hoefer disse que esse tipo de pesquisa ajudará a alimentar sua futura carreira de engenheiro.

"É notável como as ferramentas e dispositivos atuais estão se tornando cada vez mais eficientes e ainda menores devido às descobertas feitas em nanoescala, "ele disse." Meu tempo gasto investigando CNTs e seus usos potenciais na Escola Jacobs vai me preparar para minha carreira, visto que pesquisas futuras continuarão a tendência de miniaturização enquanto aumentam a eficiência. "

Mais Informações: “Determinação e aprimoramento das contribuições de capacitância em sistemas de eletrodos baseados em nanotubos de carbono, ”Letras de Física Aplicada. M. Hoefer e P.R. Bandaru.

Fonte:Universidade da Califórnia - San Diego (notícias:web)