На 3D-принтере напечатали одноразовый биоразлагаемый суперконденсатор из бумаги
Углеродно-целлюлозный конденсатор можно создать в лаборатории из очень дешевых ингредиентов. Он разлагается в окружающей среде и способен питать небольшие устройства в течение нескольких часов. Ученые надеются вскоре заряжать его электромагнитным полем
Мини-конденсатор, созданный учеными, может накапливать электричество часами и затем питать небольшие цифровые часы. Он выдерживает тысячи циклов заряда-разряда и годы хранения даже при низких температурах. Также он устойчив к высокому давлению и ударам. Но самое главное — если устройство вам больше не нужно, вы можете выбросить его — через два месяца конденсатор разложится, оставив после себя несколько частиц углерода.
Это звучит довольно просто, но для создания такого устройства потребовалось множество тестов для подбора правильных параметров синтеза. Ученым пришлось перебрать сотни вариантов, пока наконец 3D-принтер не напечатал работающий конденсатор. Весь секрет технологии, на самом деле, не в принтере, а в чернилах, из которых создавалось новое устройство. Они состоят из нановолокон и нанокристаллов целлюлозы, а также углерода в виде сажи, графита и активированного угля.
Чтобы сделать смесь всех этих веществ жидкой, исследователи используют глицерин, воду и два различных вида спирта. Также авторы добавили немного хлорида натрия для увеличения ионной проводимости. Для создания функционирующего суперконденсатора из этих компонентов авторам пришлось создать четыре слоя, которые 3D-принтер затем наносил на подложку один за другим — гибкая основа, проводящий слой, электрод и, наконец, электролит. Все это затем складывается так, чтобы электролит оказался в центре. Удельная емкость такого устройства составляет 25,6 фарад на грамм — довольно много для конденсатора из целлюлозы.
Ученые ожидают, что в будущем такие конденсаторы можно было бы заряжать при помощи электромагнитного поля. Тогда они могли бы питать, например, датчик или микротрансмиттер в устройствах интернета вещей в течение нескольких часов. Кроме того, такие конденсаторы можно было бы использовать в датчиках для мониторинга состояния окружающей среды или в области сельского хозяйства — плюс в том, что после использования батареи можно просто выкинуть, и это не принесет никакого вреда природе.
Статья об открытии опубликована в журнале Advanced Materials.
