Рисовая лаборатория химика Джеймса Тура использует коммерческие лазеры, чтобы создать тонкие, гибкие суперконденсаторы горящими образцами в общие полимеры. Лазер сжигает все кроме углерода на глубину 20 микронов на верхнем слое, который становится подобной пене матрицей связанных графеновых хлопьев.Сначала придавая полимеру с борной кислотой, исследователи увеличили способность суперконденсатора в четыре раза сохранить электрическое обвинение, значительно повышая его плотность энергии.Простой производственный процесс может также подойти для того, чтобы сделать катализаторы, полевые транзисторы эмиссии и компоненты для солнечных батарей и литий-ионных аккумуляторов, сказали они.
Исследование детализировано в американском журнале Chemical Society Нано ACS.Конденсаторы заряжают быстро и выпуск их энергия во взрыве при необходимости, как во вспышке камеры. Суперконденсаторы добавляют высокоэнергетическую мощность батарей к пакету и имеют потенциал для электромобилей и других мощных заявлений. Потенциал, чтобы сократить их в маленькое, гибкое, легко произведенный пакет мог сделать их подходящими еще для многих заявлений, по словам исследователей.
В более ранней работе команда во главе с аспирантом Райса Живеи Пенгом попробовала много полимеров и обнаружила, что коммерческий полиимид был лучшим для процесса. Для новой работы лаборатория растворила борную кислоту в полиаминовую кислоту и уплотнила его во вселенный в бор лист полиимида, который был тогда выставлен лазеру.Двухступенчатый процесс производит microsupercapacitors с четыре раза способностью сохранить электрическое обвинение и пять к 10 раз плотности энергии более ранней, версии без бора.
Новые устройства оказались очень стабильными более чем 12 000 циклов выброса обвинения, сдерживающие 90 процентов их емкости. В стресс-тестах они обращались с 8 000 сгибающихся циклов без потери работы, сообщили исследователи.Тур сказал, что техника предоставляет себя до промышленных масштабов, производства от рулона к рулону microsupercapacitors. «Что мы сделали шоу, которыми огромные модуляции и улучшения могут быть сделаны, добавив другие элементы и выполнив другую химию в рамках фильма полимера до воздействия лазера», сказал он.
«Как только лазер выставляет его, те другие элементы выполняют новую химию, которая действительно увеличивает работу суперконденсатора. Это – шаг в создании их еще более подсудных для промышленного применения».
Соавторы бумаги – аспиранты Райса Рукуэн Е, Данте Цакидов и Йилун Ли; выпускники Джейсон Манн, химик исследования в Химическом Exxon, и Цзянь Линь, доцент в Университете Миссури; и Престон Смалли, студент во Второй баптистской Школе, Хьюстон.Тур – Т.Т. и В.Ф.
Чао Чайр в Химии, а также преподаватель материаловедения и наноинженерии и информатики и члена Института Ричарда Э. Смалли Риса Наноразмерной Науки и техники.Офис Военно-воздушных сил Научного исследования и его Мультидисциплинарной Университетской Инициативы по исследованию поддержал исследование.