(PhysOrg.com) -- La maggior parte delle persone vorrebbe essere in grado di caricare i propri telefoni cellulari e altri dispositivi elettronici personali rapidamente e non troppo spesso. Una recente scoperta fatta dagli ingegneri della UC San Diego potrebbe portare a supercondensatori basati su nanotubi di carbonio che potrebbero fare proprio questo.

In recenti ricerche, pubblicato in Lettere di fisica applicata , Prabhakar Bandaru, un professore nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale della UCSD, insieme allo studente laureato Mark Hoefer, hanno scoperto che i difetti introdotti artificialmente nei nanotubi possono aiutare lo sviluppo di supercondensatori.

"Mentre le batterie hanno una grande capacità di stoccaggio, impiegano molto tempo per caricarsi; mentre i condensatori elettrostatici possono caricarsi rapidamente ma in genere hanno una capacità limitata. Però, i supercondensatori/condensatori elettrochimici incorporano i vantaggi di entrambi, "disse Bandaru.

I nanotubi di carbonio (CNT) sono stati generalmente acclamati come uno dei materiali meravigliosi del 21° secolo e sono stati ampiamente riconosciuti come precursori della rivoluzione delle nanotecnologie. Sono strutture cilindriche, con diametri da 1 a 100 nanometri, che sono stati suggeriti per avere eccezionali strutture, chimico, ed elettrico, caratteristiche basate sulle loro strutture atomicamente perfette con un ampio rapporto superficie-volume. Però, i difetti sono inevitabili in una struttura così pratica, un aspetto che è stato prima indagato dallo studente laureato in ingegneria della UCSD Jeff Nichols e poi sostanzialmente ampliato da Hoefer nel laboratorio di Bandaru.

"Ci siamo resi conto per la prima volta che i CNT difettosi potevano essere utilizzati per lo stoccaggio di energia quando stavamo studiando il loro uso come elettrodi per sensori chimici, " Ha detto Hoefer. "Durante i nostri test iniziali abbiamo notato che siamo stati in grado di creare difetti caricati che potrebbero essere utilizzati per aumentare le capacità di stoccaggio della carica CNT".

Nello specifico, i difetti sui nanotubi creano siti di carica aggiuntivi che migliorano la carica immagazzinata. I ricercatori hanno anche scoperto metodi che potrebbero aumentare o diminuire la carica associata ai difetti bombardando i CNT con argon o idrogeno.

"È importante controllare attentamente questo processo poiché troppi difetti possono deteriorare la conduttività elettrica, che è la ragione per l'uso dei CNT in primo luogo. Una buona conduttività aiuta nel trasporto efficiente della carica e aumenta la densità di potenza di questi dispositivi, " ha aggiunto Bandaru.

"Sin dall'inizio, è interessante che i CNT, che sono nominalmente considerati perfetti, potrebbe essere utile con tanti difetti incorporati, " Ha aggiunto.

I ricercatori pensano che la densità di energia e la densità di potenza ottenute attraverso il loro lavoro potrebbero essere praticamente superiori alle configurazioni di condensatori esistenti che soffrono di problemi associati alla scarsa affidabilità, costo, e scarse caratteristiche elettriche.

Bandaru e Hoefer sperano che la loro ricerca possa avere importanti implicazioni nell'area dello stoccaggio di energia, un argomento attuale di oggi. "Speriamo che la nostra ricerca susciterà interesse futuro nell'utilizzo dei CNT come elettrodi in dispositivi di accumulo di carica con maggiore energia e densità di potenza, " ha detto Hoefer.

Sebbene siano ancora necessarie ulteriori ricerche per capire le potenziali applicazioni di questa scoperta, gli ingegneri suggeriscono che questa ricerca potrebbe portare a un'ampia varietà di applicazioni commerciali, e spero che più scienziati e ingegneri saranno costretti a lavorare in questo settore, disse Bandaru.

Nel frattempo, Hoefer ha affermato che questo tipo di ricerca aiuterà ad alimentare la sua futura carriera di ingegnere.

"È notevole come gli strumenti e i dispositivi attuali stiano diventando sempre più efficienti e tuttavia più piccoli a causa delle scoperte fatte su scala nanometrica, " ha detto. "Il mio tempo speso a indagare sui CNT e sui loro potenziali usi alla Jacobs School mi preparerà per la mia carriera, poiché la ricerca futura continuerà la tendenza alla miniaturizzazione aumentando l'efficienza."

Maggiori informazioni: “Determinazione e miglioramento dei contributi di capacità nei sistemi di elettrodi basati su nanotubi di carbonio, "Lettere di fisica applicata. M. Hoefer e PR Bandaru.

Fonte:University of California - San Diego (notizie:web)