Souple, l'électronique portable nécessite tout aussi flexible, sources d'alimentation portables. Dans la revue Angewandte Chemie , Des scientifiques chinois ont introduit un polyélectrolyte extraordinairement extensible et compressible qui, en combinaison avec des électrodes en papier composite de nanotubes de carbone, forme un supercondensateur qui peut être étiré à 1000 pour cent de longueur et compressé à 50 pour cent d'épaisseur avec un gain uniforme, ne pas perdre de capacité.
Les supercondensateurs comblent le fossé entre les batteries, qui ne sont que des dispositifs de stockage d'énergie, et des condensateurs normaux, qui libèrent et absorbent de l'énergie électrique très rapidement mais ne peuvent pas stocker autant d'énergie. Grâce à leur capacité à charger et à libérer de grandes quantités d'énergie électrique en très peu de temps, les supercondensateurs sont de préférence utilisés en freinage régénératif, comme tampons de puissance dans les éoliennes, et, de plus en plus, dans l'électronique grand public comme les ordinateurs portables et les appareils photo numériques. Pour rendre les supercondensateurs adaptés aux futures demandes électriques telles que, par exemple, wearables et électronique papier, Chunyi Zhi de la City University of Hong Kong et ses collègues cherchent des moyens de leur donner une flexibilité mécanique. Cela peut être réalisé avec un nouveau matériau d'électrolyte :ils ont développé un polyélectrolyte qui peut être étiré plus de 10 fois sa longueur et compressé à la moitié de son épaisseur en conservant toutes ses fonctionnalités, sans casse, craquement, ou d'autres dommages à son matériel.
Les électrolytes dans les supercondensateurs sont souvent à base de gels d'alcool polyvinylique. Pour rendre de tels gels plus souples mécaniquement, des composants élastiques comme du caoutchouc ou des fibres doivent être ajoutés. Le nouvel électrolyte de Zhi repose sur un principe différent :il est composé d'un hydrogel de polyacrylamide (PAM) renforcé de nanoparticules de silice à fonction vinyle (VSPN). Ce matériau est à la fois très extensible grâce aux réticulations par la nanoparticule vinyl-silice et très conducteur grâce à la nature du polyélectrolyte, qui se gonfle d'eau et à la fois retient et transfère les ions. "Les réticulants VSNP servent de tampons de contrainte pour dissiper l'énergie et homogénéiser le réseau PAM. Ces effets synergiques sont responsables de la super-extensibilité et de la compressibilité intrinsèques de notre supercondensateur, " dit Zhi.
Pour assembler un supercondensateur fonctionnel avec ce polyélectrolyte, deux électrodes en papier composite de nanotubes de carbone identiques ont été directement pavées de chaque côté du film de polyélectrolyte pré-étiré. À la libération, une ondulation, structure en accordéon développée, montrant un comportement électrochimique surprenant. "Les performances électrochimiques s'améliorent avec l'augmentation de la contrainte, " les scientifiques ont découvert. Et la tension était énorme, le supercondensateur a subi un étirement de 1000 pour cent et une compression de 50 pour cent à une capacité encore plus élevée ou égale. Cette flexibilité rend ce polyélectrolyte très attractif pour les nouveaux développements, y compris l'électronique portable.
