Просмотр по

Носимые суперконденсаторы ткут из проводящих нитей

Носимые суперконденсаторы ткут из проводящих нитей

В Дрексельском университете (штат Пенсильвания) разработан способ модификации на молекулярном уровне нитей целлюлозных материалов, таких как хлопок или лен, позволяющий превратить изготовленную из них ткань в устройство для аккумулирования электроэнергии.

О результатах работы рассказывается в статье в журнале Advanced Energy Materials. Нити сначала проходили обработку в солевом расплаве. Их полимерные цепочки в результате разбухали и в них можно было внедрить функциональный материал, такой как частицы активированного угля. Нить выдавливали через шприц, заполненный смесью материала с ионной жидкостью (при этом углерод физически вдавливался в волокно) и наматывали на катушку. Ионную жидкость вымывали водой, которая вновь сжимала хлопковое волокно, фиксируя частицы углерода на поверхности.

В итоге был получен сложный композитный волокнистый материал, который сохранял исходную гибкость и приобретал проводящие свойства активированного угля. Электропроводности самого угля недостаточно для энергетических приложений, и перед тестированием нить переплетали с тонкой нержавеющей проволокой — это позволяло материалу заряжаться более легко.

Процесс этот позволяет использовать любые коммерческие нити из целлюлозы — хлопчатобумажные, льняные, бамбуковые, вискозные, благодаря чему можно получать энергосберегающий текстиль с широким диапазоном возможных механических свойств. В волокно можно также внедрять различные углеродные наноматериалы. Активированный уголь выбран с прицелом на создание элементов одежды, поскольку он не раздражает кожу.

По результатам тестирования, наилучшую емкость, на уровне коммерческих суперконденсаторов, имела хлопчатобумажная нить, скрученная с проволокой до «вплавления» частиц угля. Но, к сожалению, все разновидности хб-материала оказались ломкими, такими нитями нельзя было ткать или вязать.

Поэтому, группа исследователей Дрексельского университета, остановилась на других вариантах — бамбук, лен и смесь вискозы с нейлоном. Ни один из них не смог сравниться с хлопчатобумажным волокном по электрохимическим характеристикам, однако все они были достаточно прочными для вплетания в ткань без разрушения с использованием промышленных швейных машин.

Коллектив авторов в сотрудничестве с инженерами Института наноматериалов уже разрабатывают тканые суперконденсаторы и продолжают вести поиск оптимальных материалов и технологических процессов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *