Una svolta nella tecnologia di accumulo di energia potrebbe dare vita a una nuova generazione di dispositivi elettronici flessibili, comprese le protesi a energia solare per gli amputati.

In un nuovo articolo pubblicato oggi sulla rivista Scienze avanzate , un team di ingegneri dell'Università di Glasgow discute di come hanno utilizzato strati di grafene e poliuretano per creare un supercondensatore flessibile in grado di generare energia dal sole e immagazzinare l'energia in eccesso per un uso successivo.

Dimostrano l'efficacia del loro nuovo materiale alimentando una serie di dispositivi, tra cui una serie di 84 LED assetati di energia e i motori a coppia elevata in una mano protesica, permettendogli di afferrare una serie di oggetti.

La ricerca verso e-skin e wearable autonomi dal punto di vista energetico è l'ultimo sviluppo del gruppo di ricerca Bendable Electronics and Sensing Technologies (BEST) dell'Università di Glasgow, guidato dal professor Ravinder Dahiya.

Lo strato superiore sensibile al tocco sviluppato dai ricercatori del gruppo BEST è realizzato in grafene, un altamente flessibile, forma trasparente "super-materiale" di strati di carbonio dello spessore di un solo atomo.

La luce solare che passa attraverso lo strato superiore di grafene viene utilizzata per generare energia tramite uno strato di celle fotovoltaiche flessibili sottostante. Tutta la potenza in eccesso viene immagazzinata in un supercondensatore di nuova concezione, realizzato in un composito di grafite-poliuretano.

Il team ha lavorato per sviluppare un rapporto tra grafite e poliuretano che fornisca un relativamente grande, superficie elettroattiva in cui possono verificarsi reazioni chimiche generatrici di energia, creando un supercondensatore flessibile ad alta densità di energia che può essere caricato e scaricato molto rapidamente.

Supercondensatori simili sviluppati in precedenza hanno fornito tensioni di un volt o meno, rendendo i singoli supercondensatori in gran parte inadatti per alimentare molti dispositivi elettronici. Il nuovo supercondensatore del team può fornire 2,5 volt, rendendolo più adatto a molte applicazioni comuni.

Nei test di laboratorio, il supercondensatore è stato alimentato, scaricato e rialimentato 15, 000 volte senza alcuna perdita significativa nella sua capacità di immagazzinare l'energia che genera.

Professor Ravinder Dahiya, Professore di Elettronica e Nanoingegneria presso la School of Engineering dell'Università di Glasgow, che ha guidato questa ricerca ha dichiarato:"Questo è l'ultimo sviluppo di una serie di successi che abbiamo avuto nella creazione di soluzioni flessibili, dispositivi a base di grafene in grado di autoalimentarsi dalla luce solare.

"La nostra precedente generazione di e-skin flessibile necessitava di circa 20 nanowatt per centimetro quadrato per il suo funzionamento, che è così basso che ottenevamo energia in eccesso anche con le celle fotovoltaiche di qualità più bassa sul mercato.

"Volevamo vedere cosa potevamo fare per catturare quell'energia extra e immagazzinarla per usarla in un secondo momento, ma non eravamo soddisfatti degli attuali tipi di dispositivi di accumulo di energia come le batterie per svolgere il lavoro, poiché spesso sono pesanti, non flessibile, incline al caldo, e lento a caricare.

"Il nostro nuovo supercondensatore flessibile, che è fatto di materiali economici, ci porta una certa distanza verso il nostro obiettivo finale di creare flessibili completamente autosufficienti, dispositivi a energia solare in grado di immagazzinare l'energia che generano.

"C'è un enorme potenziale per dispositivi come protesi, monitor sanitari indossabili, e veicoli elettrici che incorporano questa tecnologia, e siamo desiderosi di continuare a perfezionare e migliorare le scoperte che abbiamo già fatto in questo campo".

La carta della squadra, intitolato "Supercondensatori flessibili ad alta densità di grafene-grafite a base di compositi poliuretanici, " è pubblicato in Scienze avanzate .