Os pesquisadores da DGIST descobriram uma maneira barata de fabricar pequenos dispositivos de armazenamento de energia que podem efetivamente alimentar sensores de pele flexíveis e vestíveis junto com outros dispositivos eletrônicos, pavimentando o caminho para o monitoramento e diagnóstico médico remoto e dispositivos vestíveis. Suas descobertas foram publicadas no jornal Nano Energia .

Os cientistas de materiais Sungwon Lee e Koteeswara Reddy Nandanapalli do Instituto Daegu Gyeongbuk de Ciência e Tecnologia (DGIST) desenvolveram o processo de fabricação com colegas na Coréia. Uma chave para o sucesso é pulverizar uma quantidade específica de tinta de grafeno em substratos flexíveis em um ângulo e temperatura específicos.

Lee diz:"A demanda por diagnóstico remoto e dispositivos vestíveis está aumentando rapidamente e, portanto, muitos cientistas estão concentrando seus esforços de pesquisa no desenvolvimento de vários dispositivos eletrônicos de pele, que requer dispositivos de energia extremamente pequenos e flexíveis como fonte de energia. "

Quando os microssupercapacitores são carregados, cargas elétricas positivas e negativas se acumulam em seus eletrodos e são armazenadas como energia. Esses dispositivos têm tempos curtos de carga e descarga em comparação com as baterias, mas eles não podem armazenar tanta energia.

O grafeno é um material promissor para melhorar o armazenamento de energia, já que os eletrodos de grafeno são altamente porosos e, portanto, fornecem uma área de superfície maior para que ocorram as reações eletrostáticas necessárias.

Outra maneira de melhorar o desempenho do micro-supercapacitor é fabricando eletrodos com dentes interligados, como aqueles de dois pentes, aumentando a quantidade de energia que pode ser armazenada. Mas esse processo é caro e não funciona de forma flexível, substratos sensíveis à temperatura.

A solução óbvia seria a pulverização de grafeno em um substrato flexível, mas a pulverização vertical leva a eletrodos que não são muito porosos e que têm camadas compactas, dando-lhes um desempenho ruim.

Lee, Nandanapalli, e seus colegas borrifaram tinta de grafeno em finas, substratos flexíveis, fabricar um micro-supercapacitor fino como papel com eletrodos interligados e excelente desempenho.

O truque, eles exploraram, foi pulverizar dez mililitros de tinta de grafeno a um ângulo de 45 ° e temperatura de 80 ° C sobre um substrato flexível. Isso levou à formação de poros, eletrodos multicamadas. O microssupercapacitor da equipe tem 23 micrômetros de espessura, dez vezes mais fino que papel, e retém sua estabilidade mecânica após 10, 000 curvas. Ele pode armazenar cerca de 8,4 microfarads de carga por centímetro quadrado (2 vezes maior do que o valor relatado hoje) e tem uma densidade de energia de cerca de 1,13 quilowatts por quilograma (4 vezes maior do que as baterias de íon-lítio). A equipe demonstrou que ele pode ser usado em dispositivos vestíveis que aderem à pele.

“Nosso trabalho mostra que é possível reduzir a espessura de microssupercapacitores para uso em dispositivos flexíveis, sem degradar seu desempenho, "diz Lee. A próxima equipe visa melhorar a capacidade de armazenamento e consumo de energia dos microssupercapacitores para torná-lo viável para uso em dispositivos eletrônicos de pele do mundo real.