محققان اولین باتری‌های نانولوله‌ای را با استفاده از شبکه تصادفی از نانولوله‌های کربنی ساخته‌اند. این افزاره‌ها خواص ذخیره انرژی عالی دارند و می‌توانند با استفاده از فرایند چاپ جوهرافشان ساخته شوند. این بدین معنی است که آنها با الکترونیک چاپی سازگارند.
ساخت باتری‌های نانولوله‌ای با چاپگر جوهرافشان
محققان اولین باتری‌های نانولوله‌ای را با استفاده از شبکه تصادفی از نانولوله‌های
کربنی ساخته‌اند. این افزاره‌ها خواص ذخیره انرژی عالی دارند و می‌توانند با
استفاده از فرایند چاپ جوهرافشان ساخته شوند. این بدین معنی است که آنها با
الکترونیک چاپی سازگارند.
جرج گرونِر، رهبر این گروه تحقیقاتی، گفت: «روش ما اجازه چاپ ساده مبتنی بر محلول
این باتری‌ها را می‌دهد. به‌تدریج ما خواهیم توانست این باتری‌ها را همانند چاپ
روزنامه‌ها، چاپ کنیم و شاید حتی روزی بتوانیم در خانه نانوباتری‌هایمان را با
استفاده از یک چاپگر جوهرافشان چاپ کنیم».
الکترونیک چاپی یا پلاستیکی، همان طور که از اسمش مشخص است، به افزاره‌هایی نسبت
داده می‌شود که می‌توانند با استفاده از فرایندهای ساده چاپی ساخته شوند، همچنین
آنها می‌توانند عملاً روی هر سطحی از جمله روی الیاف، چاپ شوند. یکی از مشکلات
باتری‌های مرسوم این است که آنها با چنین افزاره‌هایی از قبیل کارت‌های هوشمند،
کاغذ الکترونیکی، افزاره‌های پزشکی پوشیدنی و الکترونیک پوشیدنی، سازگار نیستند.
گرونر گفت: «برای سازگار کردن آنها با الکترونیک چاپی، نیاز به پودر قابل چاپ است».
اکنون، این گروه تحقیقاتی یک باتری را توسعه داده‌اند که مبتنی بر اجزای نانومقیاس
از قبیل نانولوله‌های کربنی یا دیگر نانوسیم‌هاست. این نانولوله‌های کربنی یا
نانوسیم‌ها با مواد فعال دیگری ترکیب شده، پودر این باتری را تشکیل می‌دهند. این
نانوسیم‌ها، شبکه‌های تصادفی یا فیلم‌های نازکی را تشکیل می‌دهند که به‌عنوان
الکترود و جمع‌کننده بار الکتریکی برای این افزاره استفاده می‌شوند. گرونر توضیح
داد: «ما از سه خاصیت چنین شبکه‌هایی استفاده کردیم که عبارتند از: هدایت بالای
الکتریکی، مساحت سطح بالا و انعطاف‌پذیری مکانیکی».
در این طرح جدید، جمع‌کننده‌های بار(که در باتری‌های مرسوم از صفحات، شبکه‌ها یا
فیلم‌های فلزی ساخته می‌شوند) با شبکه‌های تصادفی از نانولوله‌های کربنی ساخته
می‌شوند. گرونر گفت: «این باتری‌ها مشابه باتری‌های مرسوم هستند و عملکردی مشابه
آنها دارند؛ اما سطح بسیار بالای این شبکه‌ها، به ما اجازه می‌دهد تا از خواص
بی‌نظیر مواد نانومقیاس استفاده کنیم».
این گروه قبلاً ایده خود را برای ساخت ابرخازن‌ها(دسته دیگر از افزاره‌های ذخیره)
به کار برده‌است. در اینجا الکترودها نیز به جای دوده از نانولوله‌های کربنی ساخته
شده‌اند. این افزاره‌ها بارهای الکتریکی خود را بی‌نهایت سریع آزاد می‌کنند، اما
ظرفیت ذخیره آنها تا حدی کمتر است. گرونر گفت: «آنها از همان نوع نانومواد و با
استفاده از همان روش ساخت، تولید شده‌اند و جفت نیرومندی را تشکیل می‌دهند که
می‌توانند انرژی و توان تعداد زیادی از افزاره‌های الکترونیکی را تهیه کنند».
این نانوباتری‌های جدید می‌توانند کاربردهایی در گستره وسیعی از استفاده‌های پزشکی
از پایش‌کننده سلامت و افزاره‌های دارورسانی گرفته تا امنیت، مثل برچسب‌های هوشمند
RFID، داشته باشند. آنها همچنین می‌توانند با پیل‌های خورشیدی لایه نازک، مجتمع
شوند.
این گروه تحقیقاتی اکنون روی بهینه کردن این افزاره و تولید آنها در مقیاس صنعتی که
مرحله بعدی است، تمرکز کرده‌است. گرونر گفت: «ما اخیراً درخواست‌های خوبی برای این
افزاره‌ها داشته‌ایم، اما بهبود بهتر عملکرد آنها مطمئناً امکان‌پذیر است».
نتایج این تحقیق در مجله .Appl. Phys. Lett منتشر شده‌است.
