La popularité croissante des véhicules et des avions électriques présente la possibilité de s'éloigner des combustibles fossiles pour un avenir plus durable. Bien que d'importants progrès technologiques aient considérablement augmenté l'efficacité de ces véhicules, il y a encore plusieurs problèmes qui s'opposent à une adoption généralisée.

L'un des plus importants de ces défis concerne la masse, car même les batteries de véhicules électriques et les supercondensateurs les plus courants sont incroyablement lourds. Une équipe de recherche du Texas A&M University College of Engineering aborde le problème de masse sous un angle unique.

La plupart des recherches visant à réduire la masse des véhicules électriques se sont concentrées sur l'augmentation de la densité énergétique, réduisant ainsi le poids de la batterie ou du supercondensateur lui-même. Cependant, une équipe dirigée par le Dr Jodie Lutkenhaus, professeur au département de génie chimique Artie McFerrin, estime que des véhicules électriques et des avions plus légers peuvent être obtenus en stockant de l'énergie dans les panneaux structurels de la carrosserie. Cette approche présente son lot de défis techniques, car cela nécessite le développement de batteries et de supercondensateurs ayant le même type de propriétés mécaniques que les panneaux structurels de la carrosserie. Spécifiquement, les batteries et les électrodes de supercondensateurs sont souvent formées de matériaux cassants et ne sont pas mécaniquement solides.

Dans un article publié dans Question , l'équipe de recherche a décrit le processus de création de nouvelles électrodes de supercondensateur qui ont considérablement amélioré les propriétés mécaniques. Dans ce travail, l'équipe de recherche a pu créer des électrodes très résistantes et rigides à base de graphène fonctionnalisé par la dopamine et de nanofibres de Kevlar. Dopamine, qui est aussi un neurotransmetteur, est une molécule hautement adhésive qui imite les protéines qui permettent aux moules de coller à pratiquement n'importe quelle surface. L'utilisation d'ions dopamine et calcium conduit à une amélioration significative des performances mécaniques.

En réalité, dans l'article, les chercheurs rapportent des électrodes de supercondensateur avec les plus hautes, à ce jour, efficacité multifonctionnelle (une métrique qui évalue un matériau multifonctionnel sur la base des performances mécaniques et électrochimiques) pour les électrodes à base de graphène.

Cette recherche conduit à une toute nouvelle famille d'électrodes structurelles, qui ouvre la porte au développement de véhicules et d'avions électriques plus légers.

Alors que ces travaux se sont principalement concentrés sur les supercondensateurs, Lutkenhaus espère traduire la recherche en création robuste, batteries rigides.