ساخت ابرخازن با ترکیب نانوذرات طلا و کاغذ

به گزارش گروه علم و فناوری آنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان کره‌ای و آمریکایی با همکاری مشترک روشی ارائه کردند که در آن لایه‌های نازک روی هم قرار می‌گیرند و ابرخازن انعطاف‌پذیر کاغذی ایجاد می‌شود. این ابرخازن را می‌توان برای تامین نیاز ادوات قابل پوشیدن به‌ کار برد. در این ابزار از نانوذرات فلزی برای پوشش‌دهی الیاف سلولزی در کاغذ استفاده می‌شود تا در نهایت الکترود ابرخازن با دانسیته انرژی و توان بالا تولید شود.

این ابرخازن نسبت به فناوری‌های رایج در صنعت نساجی عملکرد بهتری دارد. در این روش محققان مواد رسانا و ذخیره‌کننده بار را در کاغذ قرار دادند تا در نهایت مساحت سطحی را افزایش دهند.

وو لی از موسسه فناوری جرجیا می‌گوید: «این نوع ادوات ذخیره‌سازی انرژی که انعطاف‌پذیر هستند، می‌توانند فرصت‌های منحصر به فردی برای توسعه ادوات پوشیدنی ایجاد کنند. با این فناوری می‌توان انقلابی در ادوات الکترونیکی همراه ایجاد کرد. ما می‌توانیم با ترکیب این ابرخازن‌ها و ادوات تولیدکننده انرژی، نیاز موجود در بخش حسگرهای پزشکی و ادوات الکترونیکی مصرفی و نظامی را تامین کنیم».

در این پروژه محققان ابتدا کاغذ را درون یک ظرف حاوی محلول سورفاکتانت آمینی قرار دادند تا نانوذرات طلا به سطح کاغذ بچسبد. نانوذرات و سورفاکتانت وارد بخش‌های متخلخل کاغذ شده و به الیاف موجود در آن می‌چسبند و در واقع سطح الیاف را پوشش می‌دهند.

این فرآیند چند بار تکرار می‌شود و محققان می‌توانند لایه‌های مختلف از اکسید فلزی نظیر اکسید منگنز را روی سطح قرار دهند. با این کار لایه‌های مختلفی روی الیاف ایجاد می‌شود؛ بدون این که هدایت الکتریکی الیاف آسیب ببیند. یکی از عوامل مهم در این پروژه، کنترل ضخامت لایه‌هاست که منجر به بهینه شدن هدایت الکتریک می‌شود و از سوی دیگر مصرف نانوذرات را به حداقل می‌رساند. این گروه نشان دادند که چگونه می‌توان در مقیاس نانومتری، این لایه‌ها را کنترل کرد. افزایش تعداد لایه‌ها منجر به بهبود عملکرد محصول نهایی می‌شود.