Controllando la formazione di ruggine in soluzione, i ricercatori di Arts &Sciences hanno coltivato un tappetino poroso di fibre conduttrici dello spessore di un micrometro fissato a un morbido, strato flessibile di plastica organica. Questo nuovo dispositivo di accumulo di energia può resistere a un martello che lo colpisce più di 40 volte. Credito:laboratorio D'Arcy / Washington University
I ricercatori della Washington University di St. Louis hanno realizzato un dispositivo di accumulo di energia in grado di resistere a un martello che lo colpisce più di 40 volte. Il supercondensatore infrangibile è anche non infiammabile, a differenza delle batterie agli ioni di litio. Il nuovo lavoro è l'articolo di copertina del numero del 23 aprile della rivista Sustainable Energy and Fuels.
"La caduta accidentale di dispositivi elettronici, come un laptop o un cellulare, è uno scenario comune che può portare al guasto del dispositivo, " disse Giulio D'Arcy, assistente professore di chimica in Arts &Sciences. "In alcuni casi, i dispositivi di accumulo di energia prendono fuoco a causa di un guasto causato da impatto. La possibilità di danni da impatto aumenterà solo quando l'elettronica diventerà più flessibile e si usura sul corpo umano".
Hongmin Wang, un dottorato di ricerca candidato in chimica che lavora nel laboratorio di D'Arcy, ha guidato lo sforzo per creare il nuovo materiale.
Controllando la formazione di ruggine in soluzione, i ricercatori hanno coltivato un tappetino poroso di fibre conduttrici dello spessore di un micrometro fissato su un strato flessibile di plastica organica. Il risultato è in qualche modo simile a un panino aperto.
"Questo è lo stesso meccanismo che è responsabile della formazione di ruggine sulla superficie di un pezzo di acciaio bagnato, " disse D'Arcy. "Ecco, abbiamo progettato con cura l'orientamento della nanostruttura in modo che un film polimerico si assembla parallelamente a una superficie arrugginita. Produce una stuoia intrecciata di nanofibre polimeriche con una struttura simile a un tessuto flessibile e ideale per immagazzinare energia in un supercondensatore".
I ricercatori hanno piegato più e più volte il loro nuovo materiale a diverse angolazioni. Lo hanno martellato ripetutamente, e lo hanno anche testato contro un impatto equivalente a una collisione di un'auto a 30 mph. La stessa quantità di impatto frattura altri materiali come metallo e carbonio.
Il dispositivo ha resistito bene a questi test estremi:dopo il primo colpo di martello, ha mantenuto l'80 per cento della sua capacità di immagazzinare energia ai massimi livelli di efficienza; dopo 40 colpi ripetuti, era ancora al 74 per cento.
