(Phys.org)—Per la prima volta, gli scienziati hanno integrato la trasparenza in un sistema indipendente, carta al grafene flessibile (FFT-GP), e ha dimostrato che il nuovo materiale può migliorare notevolmente le prestazioni dei supercondensatori.

"Per la prima volta è stata sintetizzata carta di grafene flessibile e trasparente, e la capacità è stata migliorata di quasi 1000 volte rispetto a quella dei supercondensatori a base di film di grafene a deposizione di vapore chimico laminati o rugosi, " Chengxin Wang, Professore presso l'Università Sun Yat-sen (Zhongshan) di Guangzhou, Cina, detto Phys.org . "La capacità dei supercondensatori basati su FFT-GP è anche almeno dieci volte maggiore dei valori precedentemente riportati per i supercondensatori trasparenti e flessibili basati su materiali di carbonio puro. Tuttavia, alcuni supercondensatori non trasparenti a base di carbonio funzionano ancora meglio del supercondensatore trasparente basato su FFT-GP."

Wang e i suoi coautori hanno pubblicato un articolo sul nuovo materiale in un recente numero di Nano lettere .

Le prestazioni migliorate derivano in gran parte dai blocchi di grafene simili a prismi di cui è fatto l'FFT-GP. Le strutture cave del grafene a forma di prisma che conferiscono al materiale la sua trasparenza forniscono anche spazio aggiuntivo per le reazioni chimiche rispetto ad altri materiali. Inoltre, le strutture prismatiche allineate e interconnesse forniscono un'ampia autostrada aperta per il viaggio di ioni ed elettroni, e il buon trasporto di carica porta a prestazioni complessivamente migliori.

Per realizzare il nuovo materiale, i ricercatori hanno dovuto superare il più grande ostacolo di fronte alla sintesi di sottili, strati trasparenti del grafene, cioè che i fogli si rompono facilmente quando vengono rimossi dalla loro sagoma. Qui, i ricercatori hanno utilizzato la polvere di NaCl, essenzialmente sale da tavola macinato finemente, come modello per la crescita di FFT-GP. Utilizzando un metodo chiamato deposizione chimica da vapore potenziata con plasma a microonde, i ricercatori hanno creato una "atmosfera plasmatica" di NaCl, carbonio, e idrogeno. Al termine di questo processo, il NaCl viene lasciato ricristallizzare su un substrato di silicio. Questi cristalli di NaCl fungono da modelli su cui si formano i frammenti di grafene e crescono in grafene simile a un prisma, che può essere staccato dal substrato usando una lametta.

Sebbene la FFT-GP creata qui sia alquanto rugosa e abbia un colore marrone chiaro, i ricercatori hanno dimostrato che può ancora resistere a più di 1, 000 cicli di piegatura e allungamento con poca perdita di capacità, e trasmette ancora chiaramente la luce. I ricercatori hanno anche dimostrato un dispositivo tandem composto da due supercondensatori basati su FFT-GP integrati posizionati sullo schermo di uno smartphone (per dimostrare la trasparenza) che accende un LED.

La combinazione di flessibilità del materiale, trasparenza, conduttività elettrica, e l'ampia superficie aprono le porte a molte nuove potenziali applicazioni, come celle solari estensibili e trasparenti, display arrotolati, e optoelettronica autoalimentata e indossabile. La struttura cava del grafene prismatico potrebbe essere sfruttata anche per altri usi, come immagazzinare più colorante che assorbe la luce in celle solari sensibilizzate al colorante. I ricercatori hanno in programma di esplorare queste possibilità in futuro.

"Primo, stiamo cercando di utilizzare FFT-GP in celle solari sensibilizzate con colorante, "Ha detto Wang. "A causa dei suoi blocchi di grafene cavi e porosi simili a prismi con un'ampia superficie efficiente, quantità maggiori di colorante che assorbe la luce potrebbero essere immagazzinate rispetto ad altri materiali di grafene. Forse questo design è una soluzione migliore per migliorare l'assorbimento del colorante e per migliorare la capacità di intrappolamento e dispersione della luce rispetto ad altri materiali di grafene. Secondo, Saranno sintetizzati compositi ad alta capacità teorica basati su FFT-GP per migliorare la densità di energia dei supercondensatori trasparenti basati su FFT-GP. Terzo, FFT-GP potrebbe essere applicato come anodi di batterie agli ioni di litio, e quindi è possibile sviluppare una batteria agli ioni di litio allo stato solido trasparente".

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