Es wurde gefunden, dass gefaltetes Graphenpapier verwendet werden kann, um flexible Superkondensatoren herzustellen

Wenn wir ein Stück Papier zerknittern, bedeutet dies normalerweise, dass wir es wegwerfen. Forscher haben jedoch herausgefunden, dass das Falten eines Blattes Graphenpapier, eines Schichtmaterials aus zweidimensionalem Kohlenstoff, das miteinander verbunden ist, zu neuen Eigenschaften bei der Herstellung flexibler Superkondensatoren führen kann, die Energie in flexiblen elektronischen Geräten speichern.

Die Entdeckung wurde in ScientificReports von xue anhezhao vom Massachusetts Institute of Technology in Mechanical and Civil Engineering berichtet. Laut Zhaos Team sind die neuen flexiblen Superkondensatoren einfach herzustellen und kosten weniger.

"Viele Forscher erforschen Graphenpapier, das aufgrund seiner großen spezifischen Oberfläche eine gute Wahl für die Herstellung von Ultrakondensatoren ist", sagte Zhao. Er sagte, die Entwicklung flexibler elektronischer Geräte wie tragbarer oder implantierbarer biomedizinischer Sensoren oder Detektionsgeräte erfordere flexible Energiespeichersysteme.

Superkondensatoren können wie Batterien Strom speichern, aber meistens statische statt chemische Elektrizität, was bedeutet, dass sie Energie schneller übertragen können als Batterien. Jetzt haben Professor Zhao und sein Team entdeckt, dass durch Zerknittern eines Blattes Graphenpapier in einen sehr unordentlichen Zustand flexible und faltbare Superkondensatoren hergestellt werden können, die sich bis zu 800% ihrer ursprünglichen Größe dehnen. Um dies zu demonstrieren, hat das Team die Methode verwendet, um einen einfachen Superkondensator herzustellen.

Das Team von Zhao zeigte, dass das Material ohne nennenswerten Leistungsverlust 1.000 Mal zerknittert und abgeflacht werden konnte. "Das Material ist sehr stark", sagt Zhao. "Graphen, ein sechsgliedriger Ring, der aus einem einzelnen Kohlenstoffatom besteht, ist das stärkste bekannte Material.

Um ein gefaltetes Graphenpapier zu erhalten, wird ein Stück Material in eine mechanische Vorrichtung gegeben, in eine Richtung komprimiert, um eine Reihe von flachen oder lebenden Falten zu erzeugen, und dann in die andere Richtung zu einer Oberfläche aus unordentlichen Falten verarbeitet. Wenn das Material gedehnt wird, kann es leicht in seine ursprüngliche flache Form zurückgeführt werden.

Kondensatoren erfordern zwei leitende Schichten - in diesem Fall eine Isolierschicht zwischen zwei Schichten gefalteten Graphenpapiers, dem in diesem Experiment verwendeten Hydrogelmaterial. Hydrogele können auch stark deformiert und dehnbar sein, sodass die drei Schichten beim Biegen und Dehnen zusammen bleiben.

Obwohl die erste Demonstration darin bestand, einen Superkondensator herzustellen, könnte die gleiche Falttechnik auf andere Anwendungen angewendet werden, sagte Zhao. Zum Beispiel könnte gefaltetes Graphen verwendet werden, um Elektroden für flexible Batterien herzustellen oder um dehnbare Sensoren für bestimmte chemische oder biologische Moleküle herzustellen.

"Diese Arbeit ist sehr aufregend für mich", sagte DanLi, ein Materialingenieur an der Monash University in Australien, der nicht an der Forschung beteiligt war. Er sagte, das Team von zhao habe eine sehr einfache, aber effektive Methode zur Herstellung dehnbarer Elektroden für Superkondensatoren bereitgestellt, indem das Falten von mehrschichtigen Graphenfilmen kontrolliert wurde. Während andere Teams flexible Superkondensatoren bauen, sagte er, "ist es eine große Herausforderung, sie skalierbar zu machen, und dieses Graphenpapier bietet eine sehr clevere Möglichkeit, diese Herausforderung anzugehen, von der ich glaube, dass sie zur Entwicklung tragbarer Energiespeicher führen wird." ""

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