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)
gwer
07.12.2015 10:14+1говорит Ксавье Криспин [Xavier Crispin], профессор органической электроники
Таки новое поколение Людей Икс будет не мутантами, а киборгами на основе органической электроники?
KepJIaeda
07.12.2015 10:58А можно подробнее про применение таких конденсаторов?
vmarunin
08.12.2015 04:01+1Накопители 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.
hassassin
07.12.2015 11:36А с величиной заряда ничего не напутали?
nightmare04
07.12.2015 12:11Вот вот, мне еще в школе говорили что один фарад это оверд… много в общем:)
dMac
07.12.2015 13:06Поправьте 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?janatem
07.12.2015 17:22фарада (единица емкости) — слово женского рода
Раньше так и было, но теперь это устаревший вариант.
Hellsy22
08.12.2015 04:08+1
Познакомьтесь, 3000 фарад, 2.7В.
А максвелловский суперконденсатор на 1 фарад — весит 1 грамм.
Mad__Max
08.12.2015 05:48Для 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.
Illivion
07.12.2015 11:49Жаль нет информации об удельной емкости
PoliTeX
07.12.2015 15:22One 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.
Mad__Max
08.12.2015 05:55Похоже 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.
qw1
Видимо, напряжение пробоя будет небольшим. Пушки Гаусса и электромобили на этих конденсаторах не построить.