Бумага становилась избитой электроникой в течение многих лет. Но это может собираться организовать возвращение. Исследователи сообщают, что они сделали батареи и другие устройства аккумулирования энергии путем печати слоев основанных на углеродной нанотрубке чернил на стандартной бумаге для ксерокса.
Результатом является очень проводящий лист, который может нести нагрузку и быть легко включен в гибкую батарею. Из-за низкой стоимости газеты, которая могла помочь понизить цену батарей, используемых в электромобилях, ветровых электростанциях и других возобновляемых источниках.Идея использовать бумагу для создания легкой, гибкой батареи не является новой.
Исследователи во главе с Робертом Линхардтом, химиком в Ренселлеровском политехническом институте в Трое, Нью-Йорк, сначала исследовали понятие 2 несколько лет назад. Они бросают тонкую пленку клетчатки – тот же исходный материал раньше делал бумагу – и положил ее по проводящим углеродным нанотрубкам. Надежда состояла в том, что клетчатка будет служить крепким структурным материалом для удерживания других компонентов для того, чтобы сделать батарею, и она сделала.
Но эти два слоя остались независимыми и могли разделиться обособленно, если согнуто.И Цуй, материаловед из Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния, также исследовал пластмассы использования и другие типы тонких слоев как структурные поддержки батарей и суперконденсаторов (которые хранят энергию как электростатический заряд, в отличие от батарей, подвергающихся химическим реакциям).
Но пластмассовые слои также не соединились хорошо с проводящими нанотрубками, помещенными в вершину. Стандартная бумага копии имеет очень пористую структуру.
Таким образом, Цуй и его коллеги задались вопросом, могло ли бы это служить хорошей поддержкой их нанотрубок.Исследователи создали «чернила» углеродных нанотрубок, приостановленных в воде и органическом поверхностно-активном веществе. Они тогда нагрели бумагу в духовке для изгнания воды. Нанотрубки сцепились плотно с бумажными волокнами, создав очень проводящий листок бумаги, функционирующий, даже когда свернуто.
Бригада тогда использовала эти проводящие листы в качестве компонентов и в литий-ионных аккумуляторах и в суперконденсаторах.Бумажные батареи могут аккумулировать до 7,5 часов Ватта за килограмм (ватт-ч/кг), бригада, о которой сообщают онлайн на этой неделе в Продолжениях Национальной академии наук. Это не совсем до уровня свинцовых кислотных батарей, хранящих примерно 30 ватт-ч/кг. Но потому что стоимость нанотрубок снижается, и потому что бумага является дешевой и надежной, это могло открыть дверь в более дешевые батареи для крупномасштабного аккумулирования энергии.
«Это довольно инновационно и существенный вклад», говорит Линхардт. Факт, что нанотрубки и бумажные волокна считают трудными, критически важен, он добавляет, потому что это теперь позволяет инженерам сделать батареи в почти любой форме.
Сила газеты могла также помочь производителям батарей уменьшить толщину электродов, которые они используют для создания батарей, во многих случаях сделанных массивными для оказания структурной поддержки для батарей. И та уменьшенная сумма материала электрода могла далее уменьшить стоимость батареи.