(Phys.org) —Un nuovo processo per la coltivazione di foreste di nanotubi di biossido di manganese potrebbe portare alla prossima generazione di condensatori ad alte prestazioni.

Come materiale di accumulo di energia per batterie e condensatori, il biossido di manganese ha molto da offrire:è economico, ecologico e abbondante. Però, i condensatori chimici realizzati con biossido di manganese non hanno la potenza del tipico condensatore fisico a base di carbonio. Lo scienziato della Michigan Technological University Dennis Desheng Meng ha teorizzato che la situazione potrebbe essere migliorata se il biossido di manganese fosse trasformato in nanobarre, che sono come nanotubi, solo solido invece che vuoto. Però, un ostacolo è stato realizzare nanotubi di biossido di manganese con il giusto insieme di attributi. Fino ad ora, i ricercatori sono stati in grado di coltivare nanotubi che hanno la migliore struttura cristallina o sono stati allineati, ma non entrambi.

Ora, Il gruppo di ricerca di Meng ha sviluppato una tecnica per coltivare nanotubi di biossido di manganese che non sono solo dritti e alti (almeno per i nano-standard), ma hanno anche la struttura cristallina ottimale, noto come α-MnO ₂ .

Questo riduce al minimo la resistenza interna, permettendo al condensatore di caricarsi e scaricarsi ripetutamente senza usurarsi. Questa è una ricetta per un condensatore migliore:può immagazzinare più energia, estrarre quell'energia più rapidamente, e lavorare più a lungo tra le ricariche. Più, può essere utilizzato più e più volte. Anche dopo che il gruppo di Meng ha ricaricato il condensatore più di 2, 000 volte, era ancora in grado di riguadagnare oltre il 90 percento della sua carica originale.

Il dispositivo di Meng appartiene alla famiglia dei prodotti chimici, o riduzione-ossidazione, condensatori. Sono ibridi tra supercondensatori fisici, che rilasciano una scarica di energia e si scaricano rapidamente, e batterie, che generalmente immagazzinano più energia e la rilasciano gradualmente per un periodo più lungo. Tipicamente, i condensatori chimici hanno più energia e meno potenza di quelli fisici.

I condensatori chimici realizzati con i nanotubi di biossido di manganese di Meng offrono il meglio di entrambi i mondi:trattengono più energia, come una batteria, inoltre producono ancora più potenza di un condensatore fisico a base di carbonio comparabile.

Il suo team è stato in grado di far crescere una nanoforesta di nanotubi di biossido di manganese utilizzando la deposizione elettroforetica, una tecnica in cui piccole particelle vengono depositate su un substrato sotto l'influenza di un campo elettrico. Il processo non è particolarmente difficile. "L'abbiamo fatto in un laboratorio, ma questa è una produzione scalabile, " dice. "Possiamo stamparlo continuamente in modo roll-to-roll, e puoi rendere il substrato molto grande, se lo desideri."

I condensatori realizzati con nanotubi di biossido di manganese potrebbero aiutare i veicoli ibridi ed elettrici ad accelerare più rapidamente o potrebbero essere accoppiati a celle solari. "Il processo apre le porte anche a molte altre applicazioni, non solo supercondensatori, "dice Meng.