Pour que les technologies portables émergentes progressent, il a besoin de sources d'alimentation améliorées. Maintenant, des chercheurs de la Michigan State University ont fourni une solution potentielle via des forêts de nanotubes de carbone froissés, ou forêts CNT.

Changyong Cao, directeur du laboratoire Soft Machines and Electronics de MSU, a dirigé une équipe de scientifiques dans la création de supercondensateurs hautement extensibles pour alimenter l'électronique portable. Le supercondensateur nouvellement développé a démontré des performances et une stabilité solides, même lorsqu'il est étiré à 800 % de sa taille d'origine pour des milliers de cycles d'étirement/relaxation.

Les résultats de l'équipe, publié dans la revue Matériaux énergétiques avancés , peut stimuler le développement de nouveaux systèmes électroniques d'énergie extensibles, dispositifs biomédicaux implantables, ainsi que des systèmes d'emballage intelligents.

"La clé du succès est l'approche innovante consistant à froisser des matrices CNT alignées verticalement, ou forêts CNT, " dit Cao, Professeur assistant à la MSU School of Packaging. "Au lieu d'avoir un film mince et plat strictement contraint pendant la fabrication, notre conception permet à la forêt CNT interconnectée en trois dimensions de maintenir une bonne conductivité électrique, le rendant beaucoup plus efficace, fiable et robuste."

La plupart des gens connaissent la technologie portable sous sa forme de base sous le nom d'iWatches qui communiquent avec les smartphones. Dans cet exemple, ce sont deux technologies qui nécessitent des piles. Imaginez maintenant des patchs de peau intelligente pour les victimes de brûlures qui peuvent surveiller la guérison tout en s'alimentant - c'est l'avenir que l'invention de Cao peut créer.

Dans le domaine médical, des appareils électroniques extensibles/portables sont en cours de développement qui sont capables de contorsions extrêmes et peuvent se conformer à des surfaces inégales. À l'avenir, ces innovations pourraient être intégrées dans les tissus et organes biologiques pour détecter les maladies, surveiller l'amélioration et même communiquer avec les médecins.

Le problème épineux, cependant, a été une source d'alimentation portable complémentaire, qui dure et qui est durable. Pourquoi développer de nouveaux patchs sympas s'ils doivent fonctionner avec des batteries volumineuses qui chauffent et doivent être rechargées ? (C'est extrême, mais vous voyez l'idée.)

La découverte de Cao est la première à utiliser des NTC debout froissés pour des applications de stockage d'énergie extensibles, qui poussent comme des arbres avec leurs auvents emmêlés sur des gaufrettes. Cette forêt, cependant, mesure seulement 10-30 micromètres de haut. Après transfert et froissement, la forêt CNT forme des motifs extensibles impressionnants, comme une couverture. La forêt CNT interconnectée en 3D a une plus grande surface et peut être facilement modifiée avec des nanoparticules ou adaptée à d'autres conceptions.

« C'est plus robuste ; c'est vraiment une percée dans la conception, " dit Cao, qui est également professeur adjoint en génie mécanique et en génie électrique et informatique. "Même lorsqu'il est étiré jusqu'à 300 % dans chaque direction, il conduit toujours efficacement. D'autres conceptions perdent en efficacité, peuvent généralement être étirés dans une seule direction ou mal fonctionner complètement lorsqu'ils sont étirés à des niveaux beaucoup plus bas."

En termes de capacité à collecter et stocker de l'énergie, Les nano-forêts froissées de Cao ont surpassé la plupart des autres supercondensateurs à base de CNT connus pour exister. Même si la technologie la plus performante peut supporter des milliers de cycles d'étirement/relaxation, il y a encore place à amélioration.

Les nanoparticules d'oxyde métallique peuvent être facilement imprégnées dans les NTC froissés, de sorte que l'efficacité de l'invention s'améliore beaucoup plus. L'approche nouvellement inventée devrait susciter l'avancement des systèmes électroniques extensibles auto-alimentés, Cao a ajouté.