折りたたまれたグラフェン紙を使用して、柔軟なスーパーキャパシタを調製できることがわかった。

私たちが一枚の紙をくしゃくしゃにするとき、それは通常私たちがそれを捨てることを意味します。しかし、研究者は、2次元の炭素が結合した層状材料であるグラフェン紙のシートにしわを寄せることで、フレキシブル電子デバイスにエネルギーを蓄えるフレキシブルスーパーキャパシタを作るための新しい特性につながる可能性があることを発見しました。

この発見は、マサチューセッツ工科大学の機械工学および土木工学のxueanhezhaoによってScientificReportsで報告されました。趙のチームは、新しい柔軟なスーパーキャパシタは簡単に作成でき、コストも安いと述べています。

「多くの研究者がグラフェン紙を研究しています。グラフェン紙は比表面積が大きいため、ウルトラキャパシターの製造に適しています」とzhao氏は述べています。彼は、ウェアラブルまたは埋め込み型の生物医学センサーや検出デバイスなどのフレキシブル電子デバイスの開発には、フレキシブルエネルギー貯蔵システムが必要であると述べました。

バッテリーと同様に、スーパーキャパシターは電気を蓄えることができますが、ほとんどの場合、化学電気ではなく静的電気を蓄えます。つまり、バッテリーよりも速くエネルギーを伝達できます。現在、zhao教授と彼のチームは、グラフェン紙をくしゃくしゃにして非常に乱雑な状態にすることで、元のサイズの最大800％まで伸びる柔軟で折り畳み可能なスーパーキャパシタを作成できることを発見しました。これを実証するために、チームはこの方法を使用して単純なスーパーキャパシタを製造しました。

趙のチームは、パフォーマンスを大幅に低下させることなく、材料を1,000回しわくちゃにして平らにすることができることを示しました。 「素材はとても丈夫です」とzhaoは言います。 「単一の炭素原子で構成される6員環であるグラフェンは、知られている中で最も強力な材料です。

プリーツをつけたグラフェン紙を得るには、材料を機械装置に入れ、一方向に圧縮して一連の平らなプリーツまたは生きたプリーツを作り、次に反対方向の乱雑なプリーツの表面にします。伸ばすと、素材を簡単に元の平らな形に戻すことができます。

コンデンサには、2つの導電層が必要です。この場合、この実験で使用したヒドロゲル材料である、折りたたまれたグラフェン紙の2つの層の間の絶縁層です。ヒドロゲルはまた、高度に変形して伸縮性があるため、曲げたり伸ばしたりしながら3つの層が一緒にとどまります。

最初のデモンストレーションはスーパーキャパシターを作ることでしたが、同じ折りたたみ技術を他のアプリケーションに適用することができた、とzhaoは言いました。たとえば、プリーツグラフェンを使用して、フレキシブルバッテリーの電極を作成したり、特定の化学分子または生体分子の伸縮性センサーを作成したりできます。

「この仕事は私にとって非常にエキサイティングです」と、オーストラリアのモナッシュ大学の材料エンジニアで、研究に関与していなかったダンリは言いました。彼は、zhaoのチームが、多層グラフェン膜のプリーツを制御することにより、スーパーキャパシター用の伸縮性電極を製造するための非常にシンプルで効果的な方法を提供したと述べました。他のチームが柔軟なスーパーキャパシタを構築している間、彼は「それらをスケーラブルにすることは大きな課題であり、このグラフェンペーパーはこの課題に対処する非常に賢い方法を提供し、ウェアラブルエネルギー貯蔵デバイスの開発につながると信じています」と述べました。 「」

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