Pesquisa liderada pelo Suprem Das da Kansas State University, professor assistente de engenharia de sistemas industriais e de manufatura, em colaboração com Christopher Sorensen, distinto professor universitário de física, mostra possíveis maneiras de fabricar nano-tintas à base de grafeno para fabricação aditiva de supercapacitores na forma de eletrônicos flexíveis e imprimíveis.

Enquanto pesquisadores em todo o mundo estudam a possível substituição de baterias por supercapacitores, um dispositivo de energia que pode carregar e descarregar muito rápido - em poucas dezenas de segundos - a equipe liderada por Das tem uma previsão alternativa. O trabalho da equipe pode ser adaptado para integrá-los para superar os processos de carregamento lento das baterias. Além disso, Das tem desenvolvido manufatura aditiva de pequenos supercapacitores - chamados de micro-supercapacitores - para que um dia eles pudessem ser usados ​​para integração em escala de wafer no processamento de silício.

"A fabricação de aditivos é fascinante, econômico e tem considerações de design versáteis, "Das disse.

A equipe desenvolveu supercapacitores que foram testados para 10, 000 ciclos de ciclos de carga e descarga, um número que é promissor para avaliar a confiabilidade desses dispositivos, Das disse que a equipe também está estudando a versatilidade desses micro-supercapacitores, imprimindo em superfícies mecanicamente flexíveis. Por esta, eles usaram substratos de poliimida - plástico - de 20 micrômetros-hin com alta confiabilidade. Das está muito interessado em traduzir materiais emergentes em dispositivos.

"Quando você pensa nos melhores materiais e deseja fazer os melhores dispositivos, não é simples e direto, "Das disse." É preciso então entender a física e a química subjacentes envolvidas nos dispositivos. "

Outra vantagem da invenção de Das são os aspectos verdes da pesquisa que ele visualizou por meio de discussões construtivas com Sorensen. Quando Das conheceu Sorensen, ele percebeu que poderia usar sua experiência em manufatura aditiva para transformar esses materiais em coisas úteis; nesse caso, fazendo minúsculos dispositivos de armazenamento de energia.

Alguns meses depois, Das entrou com um pedido de patente nos EUA após desenvolver uma tecnologia de nano-tinta e a usou para demonstrar micro-supercapacitores impressos.

Das está particularmente interessado em formar esta colaboração sinérgica com Sorensen por causa da eficiência energética, natureza altamente escalável e livre de produtos químicos do processo de produção de grafeno e do processo de fabricação de tinta de grafeno de seu próprio grupo. Ambos os processos são tecnologias patenteadas / com patente pendente e são industrialmente relevantes, Das disse.

"Fazemos alta qualidade, grafeno multicamadas detonando misturas ricas em combustível de hidrocarbonetos insaturados, como acetileno com oxigênio em uma câmara de vários litros, "Sorensen disse." Nosso método patenteado é simples e requer muito pouca energia, portanto, é ecologicamente benigno; não requer produtos químicos tóxicos; e foi ampliado para produzir alta qualidade, grafeno barato. "

O grafeno foi reconhecido como um material maravilhoso com muito potencial devido às suas muitas propriedades físicas superlativas. Muitos métodos de fabricação de grafeno foram desenvolvidos em todo o mundo e o grafeno foi produzido em grandes quantidades. Tecnólogos, Contudo, estão bem cientes de que o grafeno ainda não está no mercado porque nenhum desses métodos teve a combinação certa de economia, ecologia e qualidade do produto para permitir que o grafeno cumpra seu potencial. Mas ambos os métodos de produção de grafeno e nano-tintas buscados na Kansas State University estão direcionados para atender a todos esses requisitos, de acordo com Sorensen e Das.