Flessibile, l'elettronica indossabile richiede un'altrettanto flessibile, fonti di energia indossabili. Nel diario Angewandte Chemie , Scienziati cinesi hanno introdotto un polielettrolita straordinariamente estensibile e comprimibile che, in combinazione con elettrodi di carta composita di nanotubi di carbonio, forma un supercondensatore che può essere allungato fino al 1000 percento in lunghezza e compresso fino al 50 percento in spessore con un guadagno uniforme, non perdere capacità.
I supercondensatori colmano il divario tra le batterie, che sono solo dispositivi di accumulo di energia, e normali condensatori, che rilasciano e assorbono energia elettrica molto rapidamente ma non possono immagazzinare tanta energia. Con la loro capacità di caricare e rilasciare grandi quantità di energia elettrica in un tempo molto breve, i supercondensatori sono preferibilmente utilizzati nella frenata rigenerativa, come buffer di potenza nelle turbine eoliche, e, sempre più, nell'elettronica di consumo come computer portatili e fotocamere digitali. Per rendere i supercondensatori adatti alle future esigenze elettriche come, Per esempio, dispositivi indossabili ed elettronica cartacea, Chunyi Zhi della City University di Hong Kong ei suoi colleghi stanno cercando modi per dotarli di flessibilità meccanica. Può essere ottenuto con un nuovo materiale elettrolitico:hanno sviluppato un polielettrolita che può essere allungato più di 10 volte la sua lunghezza e compresso a metà del suo spessore mantenendo la piena funzionalità, senza rottura, crepando, o altri danni al suo materiale.
Gli elettroliti nei supercondensatori sono spesso basati su gel di alcol polivinilico. Per rendere tali gel meccanicamente più flessibili, devono essere aggiunti componenti elastici come gomma o fibre. Il nuovo elettrolita di Zhi si basa su un principio diverso:è composto da un idrogel di poliacrilammide (PAM) rinforzato con nanoparticelle di silice funzionalizzate in vinile (VSPN). Questo materiale è sia molto estensibile grazie ai legami incrociati della nanoparticella di vinile-silice sia altamente conduttivo grazie alla natura del polielettrolita, che si gonfia con l'acqua e allo stesso tempo trattiene e trasferisce ioni. "I cross-linker VSNP fungono da ammortizzatori di stress per dissipare energia e omogeneizzare la rete PAM. Questi effetti sinergici sono responsabili dell'intrinseca super-estensibilità e compressibilità del nostro supercondensatore, " dice Zhi.
Per assemblare un supercondensatore funzionante con questo polielettrolita, due identici elettrodi di carta composita di nanotubi di carbonio sono stati posati direttamente su ciascun lato del film di polielettrolita prestirato. Al momento del rilascio, un ondulato, struttura a fisarmonica sviluppata, mostrando un comportamento elettrochimico sorprendente. "Le prestazioni elettrochimiche vengono migliorate con l'aumento della deformazione, " gli scienziati hanno scoperto. E lo sforzo è stato enorme, il supercondensatore ha sostenuto un allungamento del 1000 percento e una compressione del 50 percento a una capacità ancora maggiore o uguale. Questa flessibilità rende questo polielettrolita molto attraente per i nuovi sviluppi, inclusa l'elettronica indossabile.
