Recherche menée par Suprem Das de la Kansas State University, professeur assistant en génie des systèmes industriels et de fabrication, en collaboration avec Christopher Sorensen, éminent professeur universitaire de physique, montre des moyens potentiels de fabriquer des nano-encres à base de graphène pour la fabrication additive de supercondensateurs sous la forme d'électronique flexible et imprimable.

Alors que des chercheurs du monde entier étudient le remplacement potentiel des batteries par des supercondensateurs, un dispositif énergétique qui peut se charger et se décharger très rapidement - en quelques dizaines de secondes - l'équipe dirigée par Das a une prédiction alternative. Le travail de l'équipe pourrait être adapté pour les intégrer afin de surmonter les processus de charge lente des batteries. Par ailleurs, Das a développé la fabrication additive de petits supercondensateurs, appelés micro-supercondensateurs, afin qu'ils puissent un jour être utilisés pour l'intégration à l'échelle des tranches dans le traitement du silicium.

« La fabrication additive est fascinante, rentable et a des considérations de conception polyvalentes, " a dit Das.

L'équipe a développé des supercondensateurs qui ont été testés pendant 10, 000 cycles de cycles de charge et décharge, un chiffre prometteur pour évaluer la fiabilité de ces appareils, Das a déclaré que l'équipe étudie également la polyvalence de ces micro-supercondensateurs en imprimant sur des surfaces mécaniquement flexibles. Pour ça, ils ont utilisé des substrats en polyimide (plastique) de 20 micromètres avec une grande fiabilité. Das est très intéressé par la traduction de matériaux émergents en appareils.

« Quand vous pensez aux meilleurs matériaux et que vous souhaitez fabriquer les meilleurs appareils, ce n'est pas simple et direct, " a déclaré Das. " Il faut ensuite comprendre la physique et la chimie sous-jacentes impliquées dans les appareils. "

Un autre avantage de l'invention de Das est les aspects verts de la recherche qu'il a visualisés à travers des discussions constructives avec Sorensen. Quand Das a rencontré Sorensen, il s'est rendu compte qu'il pouvait utiliser son expertise en fabrication additive pour transformer ces matériaux en objets utiles; dans ce cas, fabriquer de minuscules dispositifs de stockage d'énergie.

Quelques mois après, Das a déposé un brevet américain après avoir développé une technologie de nano-encre et l'a utilisée pour démontrer des micro-supercondensateurs imprimés.

Das est particulièrement intéressé à former cette collaboration synergique avec Sorensen en raison de l'efficacité énergétique, nature hautement évolutive et sans produits chimiques du processus de production de graphène et du processus de fabrication d'encre au graphène de son propre groupe. Ces deux procédés sont des technologies brevetées/en instance de brevet et sont industriellement pertinents, Das dit.

"Nous fabriquons de la haute qualité, graphène multicouche en faisant exploser des mélanges riches en carburant d'hydrocarbures insaturés tels que l'acétylène avec de l'oxygène dans une chambre de plusieurs litres, " a déclaré Sorensen. " Notre méthode brevetée est simple et nécessite très peu d'énergie, est donc écologiquement inoffensif ; ne nécessite aucun produit chimique toxique; et a été mis à l'échelle pour produire de haute qualité, graphène bon marché."

Le graphène a été reconnu comme un matériau merveilleux avec beaucoup de potentiel en raison de ses nombreuses propriétés physiques superlatives. De nombreuses méthodes de fabrication de graphène ont été développées à travers le monde et le graphène a été produit en quantités de tonnes. Technologues, cependant, sont bien conscients que le graphène n'est pas encore sur le marché car aucune de ces méthodes n'a eu la bonne combinaison d'économie, l'écologie et la qualité des produits pour permettre au graphène de réaliser son potentiel. Mais les méthodes de production de graphène et de nano-encres poursuivies à la Kansas State University sont en bonne voie pour répondre à toutes ces exigences, selon Sorensen et Das.