Сотовые телефоны, носимая электроника и «умная одежда» все больше зависят от развития эластичных источников энергии. Однако традиционные батареи толстые и жесткие, не подходят для таких устройств. Группа инженеров Nanyang Technological University изготовила гибкий микро-суперконденсатор с использованием графена.
Один из разработчиков Xiaodong Chen говорит: «Большинство источников питания, таких как телефонные батареи, не растягиваются. Они очень жесткие. Моя команда сделала растягиващиеся электроды, и мы поместили их в суперконденсатор, устройство накопления энергии, которое обеспечивает питание электронных гаджетов».
Суперконденсаторы, разработанные в 1950-е годы, имеют более высокую плотность мощности и длительный срок службы, чем стандартные конденсаторы или аккумуляторы. В последние годы их размеры уменьшились, чтобы они могли быть интегрированы в сотовые телефоны, компьютеры и другие устройства. Тем не менее, эти суперконденсаторы остаются жесткими, и плохо подходят для мягких, гибких материалов.
Команда сингапурских инженеров решила разработать микро-суперконденсаторы из графена. Этот углеродный лист известен своей тонкостью, прочностью и проводимостью. На первом этапе исследователи сделали графеновые микро-ленты, с помощью химических методов. «Мы имеем больше контроля над структурой графена и его толщиной, при изготовлении таким способом. Толщина слоя реально влияет на проводимость электродов и то, сколько энергии суперконденсатор может держать», пояснил Chen.
На следующем шаге ученые создали растягивающийся полимерный чип с серией пирамидальных гребней. Технологи поместили графеновые ленты на гребни, создавая волнообразную структуру. Конструкция позволила материалу растягиваться без трещин или деформации графена.Кроме того, команда разработала структуры наподобие Киригами, что позволило сделать суперконденсаторы на 500 процентов более гибкими. В тестовых испытаниях инженеры успешно подключили ЖК-дисплей к новому микро-суперконденсатору с графеном. В будущих экспериментах Chen с коллегами надеются увеличить площадь поверхности электрода, чтобы он мог запасать еще больше энергии. Текущая версия сохраняет энергию, достаточную для питания ЖК-устройств в течение минуты.