(Phys.org)—Una delle fonti di alimentazione su microscala più promettenti per l'elettronica portatile e indossabile è un micro-supercondensatore:possono essere sottili, leggero, altamente flessibile, e con un'elevata densità di potenza. Normalmente, però, la produzione di questi dispositivi comporta tecniche complicate che spesso richiedono alte pressioni, irradiazione, e più passaggi.

In un nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato un semplice "metodo in un'unica fase" per fabbricare micro-supercondensatori e dimostrano che i dispositivi finali mostrano prestazioni complessive molto buone, inclusa un'elevata densità di potenza (1500 mW/cm ³ ) nonché una densità energetica (11,6 mWh/cm ³ ) che è almeno il doppio di micro-supercondensatori simili.

I ricercatori, Han Xiao et al. all'Accademia cinese delle scienze, hanno pubblicato il loro articolo in un recente numero di ACS Nano .

"Abbiamo sviluppato un versatile, metodo semplice ed efficace per fabbricare micro-supercondensatori ad alta energia con forme progettate, " coautore Zhong-Shuai Wu presso il Dalian National Laboratory for Clean Energy, Accademia cinese delle scienze, detto Phys.org .

La fase essenziale della fabbricazione del nuovo micro-supercondensatore è l'integrazione di nanofogli di fosforene nell'interstrato di nanofogli di grafene, e la buona prestazione è in gran parte dovuta alla combinazione sinergica di questi due materiali. I diversi materiali hanno effetti complementari, con il fosforene che offre un'elevata capacità di stoccaggio e impedisce ai fogli di grafene di impilarsi indesiderate, mentre il grafene costituisce lo scheletro principale e offre una rete di trasporto degli elettroni ad alta velocità.

Tra le altre loro caratteristiche, i micro-supercondensatori dimostrano un'ottima flessibilità, che i ricercatori attribuiscono alla struttura a strati e alla geometria planare del dispositivo. Il dispositivo ha anche un'elevata capacità, che viene mantenuto a quasi il 90% della sua capacità massima dopo 2000 cicli. Generalmente, il semplice processo di fabbricazione contribuisce anche a migliorare le prestazioni del dispositivo perché evita la contaminazione e l'ossidazione che spesso si verificano durante la lavorazione a più fasi.

Come spiegano i ricercatori, i piccoli dispositivi di accumulo di energia hanno il potenziale per essere utilizzati in un'ampia varietà di aree.

"I micro-supercondensatori sono molto promettenti per lo stoccaggio di energia su chip, " Wu ha detto. "Molto recentemente, l'emergere dell'elettronica indossabile e intelligente richiede urgentemente un'elevata flessibilità e multifunzionalità, dispositivi di accumulo energetico integrati. Globale, nuovi micro-supercondensatori potrebbero tenere il passo con il rapido sviluppo di microsistemi ad alta tecnologia utilizzati negli strumenti di precisione, materiali, biomedico e altri campi."

I ricercatori si aspettano anche che, nel futuro, il nuovo processo di fabbricazione può essere facilmente ampliato ed eventualmente utilizzato per scopi commerciali. Hanno anche in programma di studiare altri materiali e tecniche per lo sviluppo di sistemi di accumulo di energia su microscala.

"Stiamo sviluppando continuamente una varietà di ultrasottili, grafene strutturalmente definito e materiali 2-D, elettroliti ad alta tensione sicuri, e tecniche di fabbricazione di dispositivi per flessibilità, accorto, e sistemi integrati di dispositivi di accumulo di energia su microscala, come i micro-supercondensatori ad alta energia, " disse Wu.

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