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Des chercheurs créent des supercondensateurs extensibles pour nos prochains appareils portables

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Les forêts de nanotubes de carbone améliorent les performances du supercondensateur extensible - Duke University

Imaginez un nouveau type de supercondensateur pouvant être étiré à plusieurs reprises huit fois sa taille d'origine, tout en conservant toutes ses fonctionnalités. Seulement après 10 000 cycles de charge et de recharge, il commence à perdre un petit pourcentage de sa performance énergétique.

C'est exactement ce que les chercheurs de l'Université Duke et de l'Université d'État du Michigan (MSU) ont fait. L'équipe considère leur nouveau supercondensateur comme faisant partie d'un système électronique flexible, extensible et indépendant de la puissance qui pourrait être utilisé dans l'électronique portable ou les appareils biomédicaux.

Leur étude a été publiée dans un journal de Cell Press, Matière, jeudi.

Survivre aux déformations mécaniques

«Notre objectif est de développer des dispositifs innovants capables de survivre aux déformations mécaniques telles que l'étirement, la torsion ou la flexion sans perdre de performances», a déclaré Changyong Cao, directeur du laboratoire des machines souples et de l'électronique à MSU et auteur principal de l'étude.

"Mais si la source d'alimentation d'un appareil électronique extensible n'est pas extensible, alors l'ensemble du système de l'appareil sera contraint d'être non extensible", a poursuivi Cao.

Un supercondensateur, également parfois appelé ultracondensateur, stocke l'énergie comme une batterie. Mais, contrairement aux batteries, un supercondensateur stocke de l'énergie par séparation de charge et n'est pas capable de créer sa propre énergie. Il a besoin d'une source extérieure pour charger.

Contrairement aux batteries, les supercondensateurs peuvent libérer de l'énergie par de courtes mais énormes rafales. Ils se chargent et se rechargent également beaucoup plus rapidement, ce qui les rend idéaux pour les applications courtes et puissantes telles que les amplificateurs dans un système stéréo ou un flash dans un appareil photo.

Le principal problème est qu'ils sont généralement durs, tout comme les batteries. Ainsi, un autre auteur principal de l'étude, Jeff Glass, professeur de génie électrique et informatique à l'Université Duke, et Cao ont cultivé une forêt de nanotubes de carbone - une parcelle de millions de nanotubes juste 15 nanomètres de diamètre et 20-30 micromètres de hauteur - sur une tranche de silicium. Pour mettre cela en perspective, c'est à peu près la taille de la largeur de la plus petite bactérie et la hauteur des cellules animales qu'elle infecte.

VOIR AUSSI: LES ULTRACAPACITEURS POURRAIENT-ILS REMPLACER LES PILES DES FUTURS VÉHICULES ÉLECTRIQUES?

La forêt de nanotubes de carbone est ensuite recouverte d'un nanofilm d'or, utilisé comme collecteur électrique. L'équipe utilise ensuite une méthode pour froisser la forêt de nanotubes, ce que Glass a expliqué: "Le froissement augmente considérablement la quantité de surface disponible dans un petit espace, ce qui augmente la quantité de charge qu'il peut contenir." Tous les nanotubes sont ensuite remplis d'un électrolyte gel.

Le résultat final sont des supercondensateurs super extensibles qui pourraient alimenter les appareils portables du futur.

"Beaucoup de gens veulent associer des supercondensateurs et des batteries", a déclaré Glass. "Un supercondensateur peut se charger rapidement et survivre des milliers voire des millions des cycles de charge, tandis que les batteries peuvent stocker plus de charge afin qu'elles puissent durer longtemps. Les assembler vous donne le meilleur des deux mondes. Ils remplissent deux fonctions différentes au sein du même système électrique. "


Voir la vidéo: Une nouvelle énergie pour le secteur européen des batteries (Juillet 2022).


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