22.10.2019 - Nanjing Tech University

Tela Eléctrica: Supercapacitores flexibles y portátiles basados en nanocompuestos de nanocarbono porosos

Los trajes de noche con LEDs entrelazados pueden parecer extravagantes, pero las fuentes de luz necesitan una fuente de alimentación constante de dispositivos que sean tan llevaderos, duraderos y ligeros. Los científicos chinos han fabricado electrodos fibrosos para dispositivos portátiles que son flexibles y sobresalen por su alta densidad de energía. Una tecnología microfluídica fue clave para la preparación del material del electrodo era una tecnología microfluídica, como se muestra en la revista Angewandte Chemie.

La luz brillante de los vestidos de cientos de pequeños LEDs puede crear efectos llamativos en los salones de baile o en los desfiles de moda. Pero la electrónica portátil también puede significar sensores integrados en textiles funcionales para monitorear, por ejemplo, la evaporación del agua o los cambios de temperatura. Los sistemas de almacenamiento de energía que alimentan estos dispositivos portátiles deben combinar la deformabilidad con una alta capacidad y durabilidad. Sin embargo, los electrodos deformables a menudo fallan en el funcionamiento a largo plazo, y su capacidad se queda atrás de la de otros dispositivos de almacenamiento de energía de última generación.

Los materiales de los electrodos generalmente se benefician de un equilibrio fino de porosidad, conductividad y actividad electroquímica. Los científicos de materiales Su Chen, Guan Wu, y sus equipos de la Universidad Técnica de Nanjing, China, han profundizado en las demandas de materiales para electrodos flexibles y han desarrollado un material híbrido poroso sintetizado a partir de dos nanomateriales de carbono y una estructura metal-orgánica. Los nanocarbonos proporcionaron una gran superficie y una excelente conductividad eléctrica, y la estructura metal-orgánica proporcionó la estructura porosa y la actividad electroquímica.

Para que los materiales de los electrodos fueran flexibles para aplicaciones de desgaste, las estructuras de carbono micro-mesoporosas se hilaron en fibras con una resina termoplástica utilizando una innovadora máquina de soplado. Las fibras resultantes se prensaron en paños y se ensamblaron en supercondensadores, aunque resultó que otra ronda de recubrimiento con las estructuras de carbono micro-mesoporosas mejoró aún más el rendimiento de los electrodos.

Los supercapacitores fabricados con estos electrodos no sólo eran deformables, sino que también podían albergar densidades de energía más altas y capacitancias específicas más grandes que los dispositivos comparables. Fueron estables y soportaron más de 10.000 ciclos de carga y descarga. Los científicos también los probaron en aplicaciones prácticas como el cambio inteligente de color de los LEDs en vestidos y la alimentación controlada por células solares de dispositivos electrónicos integrados en la ropa funcional.

Los autores señalaron que la síntesis basada en gotas microfluídicas era clave para mejorar el rendimiento de los materiales de los electrodos para la electrónica portátil. Se trataba de ajustar la perfecta nanoestructura porosa, argumentaron.

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