Um microssupercapacitor projetado por cientistas da Rice University que pode encontrar seu caminho em eletrônicos pessoais e até mesmo vestíveis está sendo atualizado. O dispositivo de grafeno induzido por laser se beneficia muito quando o boro se torna parte da mistura.

O laboratório do químico James Tour, do Rice, usa lasers comerciais para criar produtos finos, supercapacitores flexíveis queimando padrões em polímeros comuns. O laser queima tudo, exceto o carbono a uma profundidade de 20 mícrons na camada superior, que se torna uma matriz tipo espuma de flocos de grafeno interconectados.

Ao infundir primeiro o polímero com ácido bórico, os pesquisadores quadruplicaram a capacidade do supercapacitor de armazenar uma carga elétrica ao mesmo tempo em que aumentaram muito sua densidade de energia.

O processo de fabricação simples também pode ser adequado para fazer catalisadores, transistores de emissão de campo e componentes para células solares e baterias de íon-lítio, eles disseram.

A pesquisa é detalhada na revista American Chemical Society. ACS Nano .

Os capacitores carregam rapidamente e liberam sua energia em uma explosão quando necessário, como em um flash de câmera. Os supercapacitores adicionam a capacidade de alta energia das baterias ao pacote e têm potencial para veículos elétricos e outras aplicações pesadas. O potencial de reduzi-los a um pequeno, flexível, embalagem facilmente produzida pode torná-los adequados para muitas outras aplicações, de acordo com os pesquisadores.

No trabalho anterior, a equipe liderada pelo estudante de graduação de Rice, Zhiwei Peng, experimentou muitos polímeros e descobriu que uma poliimida comercial era a melhor para o processo. Para o novo trabalho, o laboratório dissolveu o ácido bórico em ácido poliâmico e condensou-o em uma folha de poliimida com infusão de boro, que foi então exposto ao laser.

O processo de duas etapas produz microssupercapacitores com quatro vezes a capacidade de armazenar uma carga elétrica e cinco a 10 vezes a densidade de energia do anterior, versão sem boro. Os novos dispositivos se mostraram altamente estáveis ​​ao longo de 12 anos, 000 ciclos de carga-descarga, retendo 90 por cento de sua capacitância. Em testes de estresse, eles lidaram com 8, 000 ciclos de dobra sem perda de desempenho, os pesquisadores relataram.

Tour disse que a técnica se presta à escala industrial, produção rolo a rolo de microssupercapacitores. "O que fizemos mostra que grandes modulações e melhorias podem ser feitas adicionando outros elementos e realizando outras químicas dentro do filme de polímero antes da exposição ao laser, " ele disse.

"Assim que o laser o expõe, esses outros elementos realizam novas químicas que realmente aumentam o desempenho do supercapacitor. Este é um passo para torná-los ainda mais adequados para aplicações industriais. "