На 3D-принтере напечатали одноразовый биоразлагаемый суперконденсатор из бумаги

Ученые смогли при помощи небольшого коммерчески доступного 3D-принтера создать одноразовый суперконденсатор с рабочим напряжением 1,2 вольта и удельной емкостью в 25,6 фарад на грамм.
На 3D-принтере напечатали одноразовый биоразлагаемый суперконденсатор из бумаги
Gian Vaitl / Empa

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.