A explosão de dispositivos eletrônicos móveis, Veículos elétricos, drones e outras tecnologias impulsionaram a demanda por novos materiais leves que podem fornecer a energia para operá-los. Pesquisadores da Universidade de Houston e da Texas A&M University relataram um eletrodo supercapacitor estrutural feito de óxido de grafeno reduzido e nanofibra de aramida que é mais forte e mais versátil do que os eletrodos convencionais à base de carbono.

A equipe de pesquisa do UH também demonstrou que a modelagem com base na nanoarquitetura de material pode fornecer uma compreensão mais precisa da difusão de íons e propriedades relacionadas nos eletrodos compostos do que o método de modelagem tradicional, que é conhecido como o modelo de mídia porosa.

“Estamos propondo que esses modelos baseados na nanoarquitetura do material sejam mais abrangentes, detalhado, informativo e preciso em comparação com o modelo de mídia porosa, "disse Haleh Ardebili, Bill D. Cook Professor Associado de Engenharia Mecânica na UH e autor correspondente para um artigo que descreve o trabalho, publicado em ACS Nano .

Métodos de modelagem mais precisos ajudarão os pesquisadores a encontrar materiais de nanoarquitetura novos e mais eficazes que podem fornecer vida útil da bateria mais longa e maior energia com um peso mais leve, ela disse.

Os pesquisadores conheciam o material testado - óxido de grafeno reduzido e nanofibra de aramida, ou rGO / ANF - era um bom candidato devido às suas fortes propriedades eletroquímicas e mecânicas. Os eletrodos do supercapacitor são geralmente feitos de materiais porosos à base de carbono, que fornecem desempenho de eletrodo eficiente, Disse Ardebili.

Embora o óxido de grafeno reduzido seja feito principalmente de carbono, a nanofibra de aramida oferece uma resistência mecânica que aumenta a versatilidade do eletrodo para uma variedade de aplicações, incluindo para os militares. O trabalho foi financiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA.

Além de Ardebili, os co-autores incluem a primeira autora Sarah Aderyani e Ali Masoudi, ambos de UH; e Smit A. Shah, Micah J. Green e Jodie L. Lutkenhaus, tudo da A&M.

O artigo atual reflete o interesse dos pesquisadores em melhorar a modelagem de novos materiais energéticos. "Queríamos transmitir que os modelos convencionais existentes, que são modelos baseados em mídia porosa, pode não ser preciso o suficiente para projetar esses novos materiais de nanoarquitetura e investigar esses materiais para eletrodos ou outros dispositivos de armazenamento de energia, "Disse Ardebili.

Isso ocorre porque o modelo de mídia porosa geralmente assume tamanhos de poros uniformes dentro do material, em vez de medir as dimensões variáveis ​​e propriedades geométricas do material.

"O que propomos é que sim, o modelo de mídia porosa pode ser conveniente, mas não é necessariamente preciso, "Disse Ardebili." Para dispositivos de última geração, precisamos de modelos mais precisos para melhor compreender e projetar novos materiais de eletrodo. "