p Atualmente, a pesquisa no domínio de supercapacitores flexíveis e extensíveis está focada no ajuste de eletrodos, pois têm o efeito mais significativo no desempenho. Contudo, os materiais separadores para tais aplicações permanecem amplamente inexplorados. Recentemente, um grupo de cientistas da Skoltech e da Aalto University (Finlândia) propôs um novo método para a fabricação de um supercapacitor extensível de nanotubos a partir de eletrodos de filme SWCNTs e separador de BNNTs. p Além de ser dielétrico, poroso e quimicamente inerte, os separadores para supercapacitores extensíveis precisam resistir à flexão e ao alongamento sem danos estruturais graves. Os materiais que atendem a esses requisitos incluem polímeros e eletrólitos à base de polímeros. Contudo, apesar de ser barato e não tóxico, tais materiais apresentam baixo umedecimento com eletrólitos aquosos e problemas com resistência mecânica. Além disso, sua alta espessura (0,2 mm) resulta em altas resistências internas do dispositivo montado. Em contraste, nanotubos de nitreto de boro (BNNTs), que foram usados ​​neste trabalho, é um nanomaterial dielétrico que mostra alto módulo de Young e resistência à tração, e, portanto, considerados materiais perfeitos para aplicações de separadores extensíveis. Outro componente importante dos supercapacitores são os eletrodos, que devem ser altamente condutores e mecanicamente estáveis. Neste estudo, pesquisadores usaram filmes de nanotubos de carbono (CNTs), pois esse material tem uma estrutura de poros única, alta área de superfície específica, baixa resistividade elétrica e alta estabilidade química, e módulo de elasticidade e resistência à tração excepcionalmente altos.

p O separador BNNT de apenas 0,5 µm de espessura garantiu proteção confiável contra curto-circuito e baixa resistência em série equivalente (ESR) do supercapacitor elástico (SSC). O dispositivo, fabricado em uma configuração de célula de teste para caracterização de material retém 96 por cento de sua capacitância inicial após 20.000 ciclos de carga / descarga com baixa resistência em série equivalente de 4,6 Ω. O protótipo de supercapacitor extensível resiste a pelo menos 1000 ciclos de 50 por cento de deformação com um ligeiro aumento na capacitância volumétrica e densidade de potência volumétrica de 32 mW cm ^-3 a 40 mW cm ^-3 depois de alongar, que é maior do que o relatado antes. Além disso, uma baixa resistência de 250 Ω para o protótipo extensível como fabricado foi obtida. O simples processo de fabricação de tais dispositivos pode ser facilmente estendido, tornando os supercapacitores extensíveis de nanotubos, apresentado aqui, elementos promissores em futuros dispositivos vestíveis.

p "Nesse trabalho, aplicamos filmes finos de SWCNTs como eletrodos e BNNTs como separador para fabricar supercapacitores extensíveis de nanotubos. Escolhemos usar os filmes SWCNT e BNNT juntos devido a várias qualidades importantes, como estruturas de rede, que reforçam o material entre as paredes de ambos os materiais e permitem testar e caracterizar o dispositivo sob estiramento mecânico. Também resolvemos com sucesso o problema da espessura e resistência do separador mantendo as propriedades elásticas do dispositivo, "disse a estudante de Ph.D. da Skoltech Evgenia Gilshteyn, o principal autor do estudo.

p O professor da Skoltech Albert Nasibulin acrescentou:"A tecnologia de fabricação do SSC é muito simples, uma vez que se baseia em técnicas de transferência de deposição seca e aerografia. Com seu desempenho estável, o dispositivo pode atuar como um candidato promissor para dispositivos eletrônicos vestíveis e sistemas flexíveis de armazenamento de energia. "