I ricercatori di McMaster Engineering Emily Cranston e Igor Zhitomirsky stanno trasformando gli alberi in dispositivi di accumulo di energia in grado di alimentare qualsiasi cosa, da un orologio intelligente a un'auto ibrida.

Gli scienziati stanno usando la cellulosa, un composto organico presente nelle piante, batteri, alghe e alberi, per costruire dispositivi di accumulo di energia o supercondensatori più efficienti e durevoli. Questo sviluppo apre la strada alla produzione di prodotti leggeri, flessibile, ed elettronica ad alta potenza, come dispositivi indossabili, alimentatori portatili e veicoli ibridi ed elettrici.

"In definitiva l'obiettivo di questa ricerca è trovare modi per alimentare la tecnologia attuale e futura con efficienza e in modo sostenibile, "dice Cranston, la cui ricerca congiunta è stata recentemente pubblicata in Materiale avanzato . "Ciò significa anticipare le future esigenze tecnologiche e fare affidamento su materiali più rispettosi dell'ambiente e non basati sull'esaurimento delle risorse.

La cellulosa offre i vantaggi dell'elevata resistenza e flessibilità per molte applicazioni avanzate; di particolare interesse sono i materiali a base di nanocellulosa. Il lavoro di Cranston, un assistente professore di ingegneria chimica, e Zitomirsky, professore di scienze dei materiali e ingegneria, dimostra un dispositivo di accumulo di energia tridimensionale migliorato costruito intrappolando nanoparticelle funzionali all'interno delle pareti di una schiuma di nanocellulosa.

La schiuma è realizzata in un processo in un solo passaggio semplificato e veloce. Il tipo di nanocellulosa utilizzato si chiama nanocristalli di cellulosa e si presenta come il riso a chicco lungo crudo ma con dimensioni nanometriche. In questi nuovi dispositivi, i "chicchi di riso" sono stati incollati insieme in punti casuali formando una struttura a rete con molto spazio aperto, da qui la natura estremamente leggera del materiale. Questo può essere utilizzato per produrre dispositivi a condensatore più sostenibili con una maggiore densità di potenza e capacità di ricarica più veloci rispetto alle batterie ricaricabili.

I condensatori leggeri e ad alta densità di potenza sono di particolare interesse per lo sviluppo di veicoli ibridi ed elettrici. I dispositivi di ricarica rapida consentono un notevole risparmio energetico, perché possono accumulare energia durante la frenata e rilasciarla durante l'accelerazione.

"Credo che i migliori risultati si possano ottenere quando i ricercatori uniscono le loro competenze, " Dice Zhitomirsky. "Emily è un fantastico partner di ricerca. Sono rimasto profondamente colpito dal suo entusiasmo, notevole capacità di organizzare il lavoro di squadra e generare nuove idee."