Новости

Суперконденсатор — разновидность конденсатора высокой емкости, с плотностью энергии в разы выше, чем в традиционных конденсаторах. Если рассматривать суперконденсаторы в качестве источника питания, то можно отметить, что они способны быстро заряжаться, и быстро разряжаться, намного быстрее, чем аккумуляторные батареи. Из недостатков обычно отмечают невысокую плотность энергии по сравнению с аккумуляторами. Если ток требуется небольшой, то суперконденсаторы способны отдавать энергию очень долго. Для нужд микроэлектроники ученые постоянно ведут работу по оптимизации источников питания, надеясь получить высокую плотность энергии и значительную мощность одновременно. Одним из перспективных вариантов может стать волокно из графена и карбона, разработанное группой ученых из Сингапура, Китая и США.

Юань Чен (Yuan Chen) из Технологического университета Наньян (Nanyang Technological University, Singapore) и Лимин Даи (Liming Dai) из Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, США (Case Western Reserve University, Cleveland, USA) смогли создать суперконденсатор в виде нитей практически неограниченной длины. Ученые испытали образцы длиной в 50 м и подтвердили отсутствие ограничений. Волокно представляет собой гибрид. Его получают из раствора, содержащего однослойные нанотрубки, оксид графена и этилендиамин, который обеспечивает насыщение графена азотом. Этот раствор пропускают через капиллярную колонку, прогревают в течение шести часов и вытягивают. В результате получается полотно из переплетенных нанотрубок и листов графена толщиной в несколько атомов, обладающее высоким соотношением поверхности к объему: почти 400 квадратных метров на грамм полотна.

Этот материал способен накапливать и хранить электрический заряд емкостью в 300 Ф на кубический сантиметр. В пилотных экспериментах волокно выдержало 10000 циклов зарядки-разрядки и сохранило 93% начальной производительности. Для сравнения, аккумуляторные батареи обычно рассчитывают на десятикратно меньшие количества циклов. Ученые видят применение полученного материала в создании умной одежды. Волокна можно вплетать среди нитей обычной шерсти или хлопка и питать с их помощью устройства мониторинга и средства связи. Такую одежду пациенты могут носить дома, и она сама будет определять показатели жизнедеятельности и передавать информацию лечащему врачу. Для этого необходимо усовершенствовать технологию, снизить стоимость производства и разработать промышленную технологию.

Ссылки по теме:

 — Nature Nanotechnology, 2014; doi:10.1038/nnano.2014.93

 — EurekAlert!, 2014

Фото © depositphotos.com