211service.com
Baterijas, kas izgatavotas no parastā papīra
Parasto papīru var pārvērst par akumulatora elektrodu, vienkārši iemērcot to oglekļa nanocaurules tintēs. Iegūtos elektrodus, kas ir spēcīgi, elastīgi un ļoti vadoši, var izmantot, lai izgatavotu lētas enerģijas uzglabāšanas ierīces pārnēsājamas elektronikas darbināšanai.
Nanocaurules tinte: Šis biroja papīra gabals ir krāsots ar melnu oglekļa nanocaurules tinti.
Tagad ir iespējams drukāt vieglas shēmas un ekrānus elektronikai, piemēram, e-lasītājiem, taču parastie akumulatori joprojām noslogo šīs ierīces. Oglekļa nanocaurules ir daudzsološs materiāls akumulatoru drukāšanai, jo papildus to izturībai, nelielajam svaram un vadītspējai tās var uzglabāt lielu enerģijas daudzumu — šī kvalitāte palīdz portatīvajai elektronikai darboties ilgāk starp uzlādēm.
Tagad Stenfordas universitātes pētnieku grupa, kuru vada materiālu zinātnes profesors Yi Cui , ir pierādījuši, ka parasts biroja papīrs uzsūc oglekļa nanocaurules kā sūklis un to var pārvērst par akumulatoru un superkondensatoru elektrodiem. Cui saka, ka papīra priekšrocība ir tā, ka tas ir lēts un spēcīgi mijiedarbojas ar nanocaurulēm, bez nepieciešamības pievienot tintei piedevas. Mēs izmantojam papīra porainās struktūras priekšrocības, saka Cui. Oglekļa nanocaurules iesūcas papīrā un pielīp ļoti cieši.
Pēc tam, kad papīrs ir iemērc nanocaurules tintē un žāvē gaisā, tas kļūst ļoti vadošs. Stenfordas grupa pārbaudīja plānās plēves kā elektrodus superkondensatoros un atklāja, ka tās var uzglabāt vairāk kopējās enerģijas un darboties ar lielāku strāvu nekā iepriekšējās drukātās nanocaurules ierīces. Džoels Šindals MIT elektrotehnikas un datorzinātņu profesors saka, ka papīra superkondensatori uzglabā pārsteidzoši lielu lādiņu. Stenfordas grupa arī pārbaudīja papīra elektrodus kā strāvas kolektorus litija jonu akumulatoros. To veiktspēja atbilst šajās baterijās izmantoto metāla strāvas kolektoru veiktspējai, lai gan metāla kolektori ir daudz smagāki. Šis darbs ir aprakstīts šonedēļ Proceedings of the National Academy of Sciences .
Citas grupas ir strādājušas pie papīra kā substrāta elektrodu izgatavošanai. Tomēr iepriekšējie mēģinājumi izveidot nanocauruļu ierīces uz papīra bija daudz sarežģītāki, saka Cui, un prasīja nanocauruļu audzēšanu uz papīra vai jaunu papīra preparātu izmantošanu kā sākumpunktu. Iegremdēšanas metode ir vienkārša un jauka, saka Nikolass Kotovs , ķīmijas inženierijas profesors Mičiganas Universitātē.
Papīra elektrods: Nanocaurules iesūcas papīrā un spēcīgi saistās ar celulozes šķiedrām, kā parādīts šajā skenēšanas elektronu mikrogrāfijā.
Cui saka, ka papīra nanocaurules elektrodi ir izturīgi. Lai gan neapstrādāts papīrs izšķīst ūdenī, ar nanocaurulēm apstrādātais papīrs nešķīst, un nanocaurules neatdalās, kad to saskrāpē vai sarullē. Superkondensators ir pārbaudīts vairāk nekā 40 000 uzlādes ciklos sešus mēnešus, un tas joprojām darbojas, saka Cui.
Stenfordas pētnieki tagad strādā, lai uzlabotu savu ierīču veiktspēju, un testē dažādas drukas metodes un materiālus. Līdz šim Cui ir izmantojis tinti, kas sastāv no pusvadītāju un metālisku nanocauruļu maisījuma. Tīri metāliskas tintes, visticamāk, darbotos labāk, taču tās ir dārgākas. Grupa arī eksperimentē ar dažādiem veidiem, kā apvienot nanocaurules un papīru, tostarp krāso tintes ar pildspalvu vai otu, lai izveidotu sarežģītus rakstus.