Исследователи UCSC открыли путь к высокоэффективным конденсаторам с помощью 3D-печати
Сотрудники Калифорнийского университета Санта Круза (UCSC) и Государственной лаборатории Лоренса Ливермора сообщили о первом образце сверхбыстрых графеновых электродов для суперконденсатора, созданных с помощью 3D-принтера. Они значительно превосходят аналоги, изготавливаемые традиционными способами.
Полученные результаты открывают двери для инновационных систем накопления энергии для смартфонов, носимых гаджетов, имплантируемых устройств, электромобилей и беспроводных датчиков. Используя методику прямого нанесения чернил и композитный материал на основе оксида графена, команда исследователей смогла напечатать микроархитектурные электроды и создать суперконденсаторы с отличными эксплуатационными характеристиками. Методика была описана в журнале Nano Letters.
«Суперконденсаторы, простроенные на основе напечатанных электродов, толщиной около миллиметра, хорошо сохраняют мощность», — отметил доцент кафедры химии UCSC и один из авторов работы Ят Ли. – «Их характеристики превосходят показатели стандартных устройств с более толстыми электродами и практически равны параметрам изделий, с элементами в 10-100 раз тоньше».
По словам Ченга Чжу (лаборатория) и аспиранта UCSC Тиани Лю – ведущих авторов проекта, разработка помогает преодолеть ограничения, накладываемые двухмерными методиками производства. 3D-печать позволяет получить большой ассортимент изделий. Например, под источник энергии в телефоне отводится немного места – это делает структуру аккумулятора достаточно сложной.
Суперконденсаторы также отличаются высокой скоростью зарядки. В теории, для получения полной мощность им будет достаточно нескольких минут или секунд. Ученые верят, что в будущем напечатанные суперконденсаторы будут использоваться для создания уникальной техники, которую сложно или невозможно получить с помощью стандартных методик.
По словам Ли, несколько ключевых прорывов приблизили появление подобного оборудования. В частности, это касается чернил на основе графена. К основным достоинствам материала относится эластичность, сверхпроводимость и небольшой вес готового изделия. Модификация 3D-принтеров, сделавшая их совместимыми с аэрогелем, позволила сохранять важные механические и электрические свойства отдельных графеновых листов в напечатанных структурах. Суперконденсаторы из композитного графенового аэрогеля также отличаются стабильностью. Устройства сохраняют исходные мощностные характеристики даже после 10 000 циклов зарядки.
Материалы партнеров:
Читайте другие новости:
Читайте также