ساخت ابرخازن منعطف بر پایه پارچه/ تحول شگرف گجت‌های پوشیدنی به‌دست محققان ایرانی
گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، توسعه و ساخت ابزارهای الکترونی منعطف با قابلیت اتصال به پوشاک با ظهور ابزارهای تجدیدپذیر ذخیره انرژی سرعت گرفته است. منسوجات با ویژگی‌هایی مانند انعطاف‌پذیری، وزن کم، ایمنی، قابلیت تنفس‌پذیری، استحکام مکانیکی، قیمت کم و داشتن فضای فراوان برای بارگذاری مواد فعال از گزینه‌های مناسب برای استفاده در بستر الکترودهای ابرخازنی منعطف به شمار می‌روند.
حال محققان ایرانی با همکاری مرکز علم مواد و نانوتکنولوژی دانشگاه اسلو در نروژ موفق به ساخت و مشخصه‌یابی ابرخازن منعطف بر پایه پلی‌استر با استفاده از گرافن و پلی‌پیرول شده‌اند. این ابرخازن منعطف که بر پایه پارچه تهیه شده است، از طریق پوشش‌دهی بهینه گرافن و پلی‌پیرول و با استفاده از الکترولیت ژلی ساخته می‌شود. این ابزار ظرفیت سطحی به بزرگی ۲۳۰ میلی‌فاراد بر سانتی‌متر مربع فراهم می‌کند که در میان ابزارهای انعطاف‌پذیر بر پایه منسوجات میزان قابل‌توجهی به شمار می‌رود.
به گفته مرجان بارک‌زهی، یکی از اعضای تیم سازنده این ابرخازن نوین؛ این ابزار به روش ساده‌ای مانند دوختن به پوشاک و البسه متصل می‌شود و می‌توان از آن در البسه ورزشی، صنعت پزشکی، سرگرمی و گجت‌های پوشیدنی استفاده کرد. این ابرخازن بر پایه پلی‌استر بوده و بسیاری از ویژگی‌های اساسی پوشاک از جمله سبکی، نفوذپذیری هوا، ثبات شست‌وشو، استحکام مکانیکی و انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کند.
ابرخازن ساخت‌ایران چگونه ساخته شد؟
بارک‌زهی می‌گوید؛ ابتدا پارچه پلی‌استر با اکسید گرافن احیا و سپس با پلی‌پیرول پوشش داده شد. در مرحله بعدی بررسی‌های میکروسکوپی و ساختاری انجام شد تا از نظر رسانش الکتریکی و تأثیر شست‌وشو بر رسانش ارزیابی شود. این ابرخازن با استفاده از نوعی الکترولیت ژلی به نام «پلی‌وینیل الکل/ اسید سولفوریک» و جداکننده سلولزی ساخته شده و در شرایط عادی و خمش با تست‌های الکتروشیمیایی در سیستم دو الکترودی و سه الکترودی آزمایش شده است.
به گفته بارک‌زهی؛ در حال حاضر توسعه ابزارهای منعطف با قابلیت ذخیره‌سازی انرژی در فاز تحقیقاتی قرار دارد. بدین‌ترتیب ابتدا باید ابزارهایی بر پایه مواد ارزان قیمت، دوستدار طبیعت و ایمن ساخت که پایداری مناسب و توان و انرژی مطلوبی برای کاربردهای متفاوت داشته باشند. افزایش توان و انرژی در حین حفظ پایداری این ابرخازن‌ها یکی از مهم‌ترین چالش‌های این حوزه به شمار می‌رود.
بزرگ‌ترین چالش ساخت ابرخازن ایرانی
یکی از مهم‌ترین چالش‌های این پژوهش بارگذاری مواد فعال الکتروشیمیایی بر بستر پلی‌استری بود. این امر باید به گونه‌ای انجام می‌شد که هدایت الکتریکی، عملکرد الکتروشیمیایی و خواص عمومی چون تنفس‌پذیری و انعطاف‌پذیری در محدوده بهینه قرار بگیرند. توسعه و ساخت نمونه اولیه این ابرخازن حدود یک سال طول کشیده و تمامی این مراحل در آزمایشگاه الکتروشیمی دانشگاه اسلو انجام شده است. نتایج حاصل از این پژوهش در دو مقاله آی‌اس‌آی و یک مقاله علمی پژوهشی منتشر شده است.
پلی‌استر؛ بهترین گزینه برای ساخت ابرخازن
تاکنون انواع مختلفی از منسوجات به عنوان بستر الکترودی به کار رفته‌اند اما در این میان پلی‌استر کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این پارچه نه‌تنها از استحکام مکانیکی و ثبات مطلوبی برخوردار است بلکه قیمت مناسبی نیز دارد. بنابراین یکی از گزینه‌های قابل‌توجه برای ساخت بستر الکترودی در حوزه منسوجات هوشمند به شمار می‌رود. استفاده از پلی‌استر در منسوجات الکترونیک هوشمند باعث بهبود چگالی توان، چگالی انرژی، مقدار ظرفیت خازنی، پایداری مکانیکی و شیمیایی، ایمنی و ثبات شست‌وشو می‌شود. یکی از مزایای کلیدی این ابرخازن پایداری چشمگیر آن است. ثبات این ابزار به قدری بالاست که تغییر در رسانایی الکترود آن پس از ۲۰ دوره شست‌وشو با شوینده غیریونی در دمای ۶۰ درجه سلسیوس جزئی و ناچیز بوده است.
انتهای پیام/۴۰۲۱/پ
انتهای پیام/