Un microsupercondensatore progettato dagli scienziati della Rice University che potrebbe trovare la sua strada nell'elettronica personale e persino indossabile sta ricevendo un aggiornamento. Il dispositivo al grafene indotto dal laser trae grande beneficio quando il boro diventa parte del mix.

Il laboratorio Rice del chimico James Tour utilizza laser commerciali per creare sottili, supercondensatori flessibili bruciando modelli in polimeri comuni. Il laser brucia tutto tranne il carbonio a una profondità di 20 micron sullo strato superiore, che diventa una matrice simile alla schiuma di fiocchi di grafene interconnessi.

Infondendo prima il polimero con acido borico, i ricercatori hanno quadruplicato la capacità del supercondensatore di immagazzinare una carica elettrica aumentando notevolmente la sua densità di energia.

Il semplice processo di fabbricazione può essere adatto anche per realizzare catalizzatori, transistor ad emissione di campo e componenti per celle solari e batterie agli ioni di litio, loro hanno detto.

La ricerca è dettagliata nella rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .

I condensatori si caricano rapidamente e rilasciano la loro energia in una raffica quando necessario, come in un flash della fotocamera. I supercondensatori aggiungono la capacità ad alta energia delle batterie al pacchetto e hanno il potenziale per i veicoli elettrici e altre applicazioni pesanti. Il potenziale per ridurli in un piccolo, flessibile, un pacchetto facilmente prodotto potrebbe renderli adatti a molte più applicazioni, secondo i ricercatori.

Nei lavori precedenti, il team guidato dallo studente laureato della Rice Zhiwei Peng ha provato molti polimeri e ha scoperto che una poliimmide commerciale era la migliore per il processo. Per il nuovo lavoro, il laboratorio ha sciolto l'acido borico in acido poliammico e lo ha condensato in un foglio di poliimmide infuso di boro, che è stato poi esposto al laser.

Il processo in due fasi produce microsupercondensatori con quattro volte la capacità di immagazzinare una carica elettrica e da cinque a 10 volte la densità di energia del precedente, versione senza boro. I nuovi dispositivi si sono dimostrati altamente stabili su 12, 000 cicli di carica-scarica, mantenendo il 90% della loro capacità. Negli stress test, hanno gestito 8, 000 cicli di piegatura senza perdita di prestazioni, hanno riferito i ricercatori.

Tour ha detto che la tecnica si presta a scala industriale, produzione roll-to-roll di microsupercondensatori. "Ciò che abbiamo fatto mostra che si possono ottenere enormi modulazioni e miglioramenti aggiungendo altri elementi ed eseguendo altri processi chimici all'interno del film polimerico prima dell'esposizione al laser, " Egli ha detto.

"Una volta che il laser lo espone, quegli altri elementi eseguono nuove chimiche che aumentano davvero le prestazioni del supercondensatore. Questo è un passo per renderli ancora più adatti alle applicazioni industriali".