Les aérogels de carbone sont ultralégers, matériaux conducteurs, qui sont largement étudiés pour des applications dans les électrodes de supercondensateurs dans les voitures électriques et les téléphones portables. Les scientifiques chinois ont maintenant trouvé un moyen de fabriquer ces électrodes de manière durable. Les aérogels peuvent être obtenus directement à partir de nanofibrilles de cellulose, le matériau abondant de la paroi cellulaire en bois, trouve l'étude rapportée dans le journal Angewandte Chemie .

Les supercondensateurs sont des condensateurs qui peuvent absorber et libérer une très grande quantité d'énergie en très peu de temps. Les exigences clés pour les électrodes de supercondensateurs sont une grande surface et une conductivité, combinée à une méthode de production simple. Un autre problème croissant dans la production de supercondensateurs, principalement pour les technologies des smartphones et des voitures électriques, est la durabilité. Cependant, la production durable et économique d'aérogels de carbone en tant que matériaux d'électrode de supercondensateur est possible, proposer Shu-Hong Yu et ses collègues de l'Université des sciences et technologies de Chine, Hefei, Chine.

Les aérogels de carbone sont des matériaux conducteurs ultralégers de très grande surface. Ils peuvent être préparés par deux voies de production :la première et la moins chère part de composants principalement phénoliques et produit des aérogels avec une conductivité améliorée, tandis que la seconde voie est basée sur des précurseurs de graphène et de nanotubes de carbone. Cette dernière méthode fournit des aérogels de haute performance, mais elle est coûteuse et non respectueuse de l'environnement. Dans leur recherche de différents précurseurs, Yu et ses collègues ont trouvé un abondant, beaucoup moins cher, et source durable :pâte de bois.

Bien, pas vraiment de la pâte de bois, mais son ingrédient principal, nanocellulose. Les parois cellulaires végétales sont stabilisées par de la nanocellulose fibreuse, et cette matière extractible a très récemment stimulé la recherche et le développement technologique substantiels. Il forme un très poreux, mais réseau transparent très stable, et, à l'aide d'une technique récente - l'oxydation avec un capteur de radicaux appelé TEMPO - il forme un hydrogel microporeux de nanofibrilles de cellulose hautement orientées avec une largeur et une longueur uniformes. Comme les aérogels organiques sont produits à partir d'hydrogels par séchage et pyrolyse, les auteurs ont tenté la pyrolyse d'hydrogel de cellulose nanofibrillé supercritique ou lyophilisé.

Comme il s'avère, la méthode n'était pas aussi simple que prévu car la formation de cristaux de glace et une déshydratation insuffisante ont entravé la carbonisation, selon les auteurs. Ici, une astuce a aidé. Les scientifiques ont pyrolysé le gel séché en présence du catalyseur d'acide organique, l'acide para-toluènesulfonique. Le catalyseur a abaissé la température de décomposition et a produit un "réseau nanofibreux tridimensionnel mécaniquement stable et poreux" présentant une "grande surface spécifique et une conductivité électrique élevée, " ont rapporté les auteurs.

Les auteurs ont également démontré que leur aérogel de carbone dérivé du bois fonctionnait bien comme électrode sans liant pour les applications de supercondensateurs. Le matériau présentait des propriétés électrochimiques comparables à celles des électrodes commerciales. La méthode est une manière intéressante et innovante de fabriquer des matériaux durables adaptés à une utilisation dans des appareils électroniques haute performance.