p (PhysOrg.com) - Em um esforço para desenvolver eletrônicos vestíveis, os pesquisadores projetaram um novo supercapacitor ultrafino que tem uma capacitância seis vezes maior do que a de qualquer supercapacitor comercial atual. O que mais, o novo supercapacitor foi testado em um estado torcido para demonstrar suas boas propriedades eletroquímicas com alta flexibilidade. p Os pesquisadores, Chuizhou Meng, et al., do Centro de Pesquisa em Nanotecnologia Tsinghua-Foxconn da Universidade Tsinghua em Pequim publicaram seus resultados em uma edição recente da Nano Letras .

p Como explicam os pesquisadores, dispositivos eletrônicos portáteis estão se tornando cada vez mais pequenos e flexíveis. Contudo, os componentes de gestão de energia - por exemplo baterias e supercapacitores - tendem a ficar para trás em relação aos outros componentes quando se trata de tamanho pequeno e flexibilidade. Especificamente, supercapacitores são limitados por sua configuração convencional, que é um separador ensanduichado entre dois eletrodos selados em eletrólito líquido. As duas principais desvantagens com esta configuração são que o eletrólito líquido requer materiais de encapsulamento de segurança para evitar vazamentos, e as várias partes do sistema que se movem em relação umas às outras diminuem o desempenho e o ciclo de vida do dispositivo.

p Na tentativa de projetar um dispositivo de armazenamento de energia que seja menor e mais flexível do que os dispositivos anteriores, os pesquisadores se voltaram para materiais à base de carbono. Usando dois eletrodos ligeiramente separados feitos de polianilina (um polímero condutor) e nanotubos de carbono, e solidificando-os em um eletrólito de estado sólido de polímero de gel (atuando simultaneamente como um separador), os pesquisadores puderam fabricar um supercapacitor altamente flexível que era tão fino quanto um pedaço de papel padrão. Os novos materiais e sem partes móveis permitiram aos pesquisadores superar os problemas com a configuração convencional, e diminuir ainda mais o tamanho e aumentar a flexibilidade do dispositivo.

p “Projetamos a microestrutura de forma inovadora e otimizamos a configuração de nossos supercapacitores para fazer uso pleno de cada componente necessário de forma eficaz, ”O co-autor Changhong Liu disse ao PhysOrg.com. “Omitimos os coletores de corrente de metal pesado e o encapsulamento volumoso de supercapacitores convencionais. Aqui, nanotubos de carbono formaram uma boa rede de condução elétrica, polianilina forneceu pseudocapacitância extremamente grande, e a camada de eletrólito de polímero de gel ultrafino médio agiu simultaneamente como um separador. Geral, os dispositivos são muito flexíveis e semelhantes a papel. ”

p Em testes, os pesquisadores demonstraram que o novo supercapacitor tem uma capacitância de 31,4 F / g quando torcido, em comparação com 5,2 F / g para os supercondensadores comerciais atuais. O novo supercapacitor também mostrou características superiores em outras áreas, como uma alta densidade de potência, baixa corrente de fuga, e ciclo de vida longo. Os pesquisadores preveem que essas propriedades podem ser melhoradas com a otimização dos materiais e da estrutura do dispositivo, como, por exemplo, encurtando a distância entre os eletrodos.

p "Para o melhor de nosso conhecimento, este supercapacitor tipo papel flexível tem uma capacitância específica muito maior do que os atuais comerciais convencionais de alto nível, ”Liu disse, acrescentando que os pesquisadores não podiam garantir que estavam cientes de todos os dispositivos comerciais.

p Os pesquisadores também mostraram como três supercapacitores torcidos conectados em série poderiam ser usados ​​para acender um LED vermelho. Após 15 minutos de carregamento a 2,5 V, os supercapacitores enrolados acenderam o LED por quase 30 minutos. Dada sua alta capacitância e flexibilidade que superam os atuais supercapacitores comerciais, o novo supercapacitor deve ser atraente para uso em eletrônicos vestíveis, uma área que ainda está apenas começando a ser explorada.

p “Acreditamos que este dispositivo de armazenamento de energia leve e flexível terá grande potencial de aplicação em eletrônicos vestíveis no futuro, ”Liu disse. "Por exemplo, incorporado com tecnologia de display flexível, tornará um livro eletrônico flexível verdadeiramente semelhante ao de papel, economizando muito peso e espaço. E no futuro, quando os circuitos integrados flexíveis de grande escala se tornam realidade, um notebook leve e flexível é muito esperado. ” p Copyright 2010 PhysOrg.com.
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