Supercondensatori elastici per ricariche da indossare

Arrivano dalla Duke University nuovi supercapacitor capaci di funzionare anche quando allungati di otto volte rispetto le loro dimensioni originali

Supercondensatori elastici
Foreste di nanotubi di carbonio posizionate su un substrato di elastomero. Credit: Duke university

Una foresta di nanotubi e un elettrolita gel il segreto dei nuovi supercondensatori elastici

(Rinnovabili.it) – Supercondensatori elastici in grado di offrire una fonte di flessibile d’energia all’elettronica di domani. Su questo obiettivo sta lavorando un team di ingegneri della Duke University, nella Carolina del Nord (USA). La ricerca su nuovi sistemi di energy storage ha già sdoganato le potenzialità dei supercondensatori o supercapcitor. Questi sistemi sono noti per la loro eccellente densità di potenza – che si traduce in un’alta velocità di carica – e una durata maggiore rispetto alle batterie. E mentre c’è chi cerca di ampliare anche la loro densità di energia, studi paralleli si concentrano sulla capacità di integrazione della tecnologia.

Gli scienziati della Duke university, in collaborazione con alcuni colleghi della Michigan State University (MSU), sono riusciti a progettare un supercapacitor robusto e al tempo stesso estensibile. Nel dettaglio il condensatore può essere allungato fino a otto volte rispetto le sue dimensioni originali senza perdere le sue funzionalità.

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I lavoro sui nuovi supercondensatori elastici nasce dall’esigenza di avere una fonte d’alimentazione flessibile per i dispositivi elettronici, integrati in tessuti o substrati morbidi. “Il nostro obiettivo è quello di sviluppare elementi innovativi capaci di sopravvivere a deformazioni meccaniche come l’allungamento, la torsione o la flessione senza perdere le prestazioni”, ha spiegato  Yunteng Cao, direttore del Laboratory for Soft Machines and Electronics presso MSU.

I nuovi supercondesatori elastici devono le loro proprietà al particolare design dei materiali. Il gruppo ha realizzato una piccola “foresta di nanotubi di carbonio” su un wafer di silicio; le estremità sono state coperte da un film d’oro super sottile, che riduce la resistenza del dispositivo consentendogli di trasferire la carica molto velocemente. Infine, un elettrolita in gel ha riempito gli spazi vuoti della “foresta”, al fine di intrappolare gli elettroni sulla loro superficie. Una volta aggiunto il substrato elastico, il supercapacitor è completo.

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Il prototipo realizzato ha le dimensioni di un francobollo e una capacità specifica massima di circa 6 mF cm−2. Collegandone quattro assieme, affermano i ricercatori, si potrebbe alimentare un orologio per un’ora e mezza. “Abbiamo ancora del lavoro da fare per costruire un sistema elettronico estensibile completo”, ha aggiunto Cao. “Il supercapacitor dimostrato in questo documento non si spinge ancora fin dove vogliamo. Ma con questi progressi, saremo in grado di integrare un supercondensatore elastico in un sistema costituito da fili, sensori e rivelatori per creare dispositivi interamente estensibili”. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Matter il 19 marzo 2020 (articolo in inglese).

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