(PhysOrg.com) -- La plupart des gens aimeraient pouvoir recharger leurs téléphones portables et autres appareils électroniques personnels rapidement et pas trop souvent. Une découverte récente faite par les ingénieurs de l'UC San Diego pourrait conduire à des supercondensateurs à base de nanotubes de carbone qui pourraient faire exactement cela.

Dans des recherches récentes, Publié dans Lettres de physique appliquée , Prabhakar Bandaru, professeur au Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCSD, avec l'étudiant diplômé Mark Hoefer, ont découvert que des défauts introduits artificiellement dans les nanotubes peuvent aider au développement de supercondensateurs.

« Alors que les batteries ont une grande capacité de stockage, ils prennent beaucoup de temps à charger; tandis que les condensateurs électrostatiques peuvent se charger rapidement mais ont généralement une capacité limitée. Cependant, les supercondensateurs/condensateurs électrochimiques intègrent les avantages des deux, " a déclaré Bandaru.

Les nanotubes de carbone (CNT) ont généralement été salués comme l'un des matériaux miracles du 21e siècle et ont été largement reconnus comme inaugurant la révolution des nanotechnologies. Ce sont des structures cylindriques, avec des diamètres de 1 à 100 nanomètres, qui ont été suggérés pour avoir une structure exceptionnelle, chimique, et électrique, caractéristiques basées sur leurs structures atomiquement parfaites avec un grand rapport surface/volume. Cependant, les défauts sont inévitables dans une structure aussi pratique, un aspect qui a d'abord été étudié par Jeff Nichols, étudiant diplômé en ingénierie de l'UCSD, puis considérablement étendu par Hoefer dans le laboratoire de Bandaru.

« Nous avons d'abord réalisé que les NTC défectueux pouvaient être utilisés pour le stockage d'énergie lorsque nous étudiions leur utilisation comme électrodes pour les capteurs chimiques, " a déclaré Hoefer. " Au cours de nos tests initiaux, nous avons remarqué que nous étions capables de créer des défauts chargés qui pourraient être utilisés pour augmenter les capacités de stockage de charge CNT. "

Spécifiquement, les défauts sur les nanotubes créent des sites de charge supplémentaires augmentant la charge stockée. Les chercheurs ont également découvert des méthodes qui pourraient augmenter ou diminuer la charge associée aux défauts en bombardant les NTC avec de l'argon ou de l'hydrogène.

"Il est important de contrôler ce processus avec soin car trop de défauts peuvent détériorer la conductivité électrique, ce qui est la raison de l'utilisation des NTC en premier lieu. Une bonne conductivité contribue à un transport de charge efficace et augmente la densité de puissance de ces appareils, " ajouta Bandaru.

« Au tout début, il est intéressant que les CNT, qui sont nominalement considérés comme parfaits, pourrait être utile avec tant de défauts incorporés, " il ajouta.

Les chercheurs pensent que la densité d'énergie et la densité de puissance obtenues grâce à leurs travaux pourraient être pratiquement plus élevées que les configurations de condensateurs existantes qui souffrent de problèmes liés à une mauvaise fiabilité, Coût, et de mauvaises caractéristiques électriques.

Bandaru et Hoefer espèrent que leurs recherches pourraient avoir des implications majeures dans le domaine du stockage d'énergie, un sujet pertinent d'aujourd'hui. "Nous espérons que nos recherches susciteront un intérêt futur pour l'utilisation des NTC comme électrodes dans des dispositifs de stockage de charge avec des densités d'énergie et de puissance plus élevées, " a déclaré Hoefer.

Bien qu'il reste encore des recherches à faire pour déterminer les applications potentielles de cette découverte, les ingénieurs suggèrent que cette recherche pourrait conduire à une grande variété d'applications commerciales, et espérons que davantage de scientifiques et d'ingénieurs seront contraints de travailler dans ce domaine, dit Bandaru.

Pendant ce temps, Hoefer a déclaré que ce type de recherche contribuerait à alimenter sa future carrière d'ingénieur.

« Il est remarquable de constater à quel point les outils et dispositifs actuels deviennent de plus en plus efficaces et pourtant plus petits en raison des découvertes faites à l'échelle nanométrique, " a-t-il déclaré. " Mon temps passé à enquêter sur les CNT et leurs utilisations potentielles à la Jacobs School me préparera à ma carrière, car les recherches futures continueront la tendance à la miniaturisation tout en augmentant l'efficacité."

Plus d'information: « Détermination et amélioration des contributions de capacité dans les systèmes d'électrodes à base de nanotubes de carbone, ” Lettres de Physique Appliquée. M. Hoefer et P.R. Bandaru.

Source :Université de Californie - San Diego (actualité :web)