image

Инженеры из лаборатории органической электроники Университета Линчёпинга (Швеция) разработали напоминающий бумагу материал, способный накапливать электрический заряд. Бумага состоит из наноцеллюлозы и токопроводящего полимера.

В кружочке диаметром 15 см и толщиной в несколько десятых долей миллиметра накапливается заряд в 1 Ф. При этом способность отдавать и накапливать заряд не теряется и после сотен циклов, а полный заряд накапливается за несколько секунд.

В данном случае «бумага» работает как суперконденсатор – гибрид конденсатора и химического источника тока. В основе материала лежит наноцеллюлоза, которая в воде под большим давлением расщепляется на волокна толщиной не более 20 нм. Затем в раствор добавляется полимер PEDOT:PSS, формирующий вокруг волокон плёнку. Остающаяся в структуре вода служит электролитом.

«Тонкие плёнки, способные выполнять роль конденсаторов, уже какое-то время известны,- говорит Ксавье Криспин [Xavier Crispin], профессор органической электроники и соавтор работы. – Наше достижение состоит в получении трехмерного материала. Мы можем делать этот материал любой толщины».

Бумага получается настолько прочной, что исследователи даже складывали из неё оригами, при этом материал сохранял свои свойства и не рвался. Несмотря на все свои интересные свойства, для производства бумаги не требуются дорогие и экологически вредные компоненты.

Исследователи подчёркивают, что их материал установил четыре «мировых рекорда» для органических проводников. Это максимальные для органики электрическая ёмкость и заряд, сила тока, одновременная проводимость ионов и электронов и минимальное сопротивление проводника.

Теперь исследователи будут разрабатывать технологию промышленного производства нового материала.

Ранее в этом году южнокорейские учёные предложили технологию улучшения характеристик суперконденсаторов, которая одновременно уменьшает количество мусора. Им удалось преобразовать сигаретные окурки в углеродный материал, превосходящий по своим свойствам текущие материалы, используемые в источниках питания.

Комментарии (17)


  1. qw1
    07.12.2015 03:45
    +1

    Видимо, напряжение пробоя будет небольшим. Пушки Гаусса и электромобили на этих конденсаторах не построить.


  1. potan
    07.12.2015 10:11
    +1

    А какое напряжение он выдерживает? От этого сильно зависит энергоемность.


  1. gwer
    07.12.2015 10:14
    +1

    говорит Ксавье Криспин [Xavier Crispin], профессор органической электроники
    Таки новое поколение Людей Икс будет не мутантами, а киборгами на основе органической электроники?


  1. KepJIaeda
    07.12.2015 10:58

    А можно подробнее про применение таких конденсаторов?


    1. vmarunin
      08.12.2015 04:01
      +1

      Накопители энергии.
      В отличии от аккумуляторов имеют гораздо больше циклов заряд-разряд. Могут заряжаться и разряжаться гораздо большим током (быстрый заряд и мощность). Обычно не боятся низких температур.
      Но запас энергии заметно меньше чем у химических аккумуляторов.

      Используют в транспорте (Ё-мобиль предполагалось делать на них, есть реальные автобусы в Китае, на остановке поднимают рога и пополняют заряд и так от остановки к остановке), в бытовых приборах и т.д.
      Вообще везде где есть потребность в буфере энергии.


  1. FransuaMaryDelone
    07.12.2015 11:34
    -1

    Тенденция какая-то убывающая у термина «ученый».


  1. hassassin
    07.12.2015 11:36

    А с величиной заряда ничего не напутали?


    1. nightmare04
      07.12.2015 12:11

      Вот вот, мне еще в школе говорили что один фарад это оверд… много в общем:)


      1. wormball
        07.12.2015 12:28
        -1

        А вот мне в школе говорили, что фарад — это не заряд, а ёмкость.


        1. hassassin
          07.12.2015 12:37

          логично, но у меня прям по тексту…


      1. dMac
        07.12.2015 13:06

        Поправьте меня, если не прав, но, кажется, фарада (единица емкости) — слово женского рода?

        А еще все эти фарады не помогут, если саморазряд высокий. Иначе бы уже давно Теслы ездили бы на суперконденсаторах, наверное.

        Кстати, что известно о саморазряде этой суперпленки?


        1. janatem
          07.12.2015 17:22

          фарада (единица емкости) — слово женского рода

          Раньше так и было, но теперь это устаревший вариант.


      1. Hellsy22
        08.12.2015 04:08
        +1

        image

        Познакомьтесь, 3000 фарад, 2.7В.

        А максвелловский суперконденсатор на 1 фарад — весит 1 грамм.


      1. Mad__Max
        08.12.2015 05:48

        Для суперкондесаторов это вполне обычная емкость. Их главный минус — в низком рабочем напряжении (единицы вольт) и поднять его нельзя, т.к. в их «изолятор» между контактами практически атомарного уровня толщины и при повашении напряжения пробивается элементарно.
        Соответственно энергетическая емкость (зависящая от квадрата напряжения, а вот от емкости в фарадах только линейно) не слишком впечатляющая.

        Как с этим тут не сказано, но скорее всего примерно тоже самое: высокая электрическая емкость(в Ф), низкое напряжение(В), средняя энергетическая емкость(в Дж / Вт*ч) превосходящая обычные конденсаторы, но существенно уступающая химическим аккумуляторам.


  1. Illivion
    07.12.2015 11:49

    Жаль нет информации об удельной емкости


    1. PoliTeX
      07.12.2015 15:22

      One sheet, 15 centimetres in diameter and a few tenths of a millimetre thick can store as much as 1 F, which is similar to the supercapacitors currently on the market.

      Похоже, основная фишка в гибкости и, потенциально, цене.


    1. Mad__Max
      08.12.2015 05:55

      Похоже ниже чем у обычных суперконденсаторов (ионисторов).

      В оригинале немного доп. деталей есть:

      Power paper — Four world records

      Highest charge and capacitance in organic electronics, 1 C and 2 F (Coulomb and Farad).

      Highest measured current in an organic conductor, 1 A (Ampere).

      Highest capacity to simultaneously conduct ions and electrons.

      Highest transconductance in a transistor, 1 S (Siemens)


      Если ничего не напутано, то всего 1 Кулон и 2 Фарада емкости это максимум что они пока смогли получить.
      Т.е. рабочее напряжение всего 0.5 Вольта. Соответственно энергетическая емкость (Дж/ Вт*ч) в разы хуже чем у текущих классических суперконденсаторов.
      Тогда вообще не понятно в чем достижение, кроме использования только органических материалов в производстве.