ابرخازن ساخته شده از نانوسیم‌های رشد یافته روی الیاف

گروهی از پژوهشگران به رهبری ژانگ لین از موسسه فناوری جرجیا و جانگ مین کیم از شرکت سامسونگ، نوعی افزاره ذخیره انرژی انعطاف‌پذیر ساخته‌اند که می‌توان آن را در منسوجات بکار برد. ابرخازن این پژوهشگران از ترتیب بسیار ویژه‌ای از نانوسیم‌های اکسید روی رشد یافته بر روی الیاف مرسوم ساخته شده است.

گروهی از پژوهشگران به رهبری ژانگ لین از
موسسه فناوری جرجیا و جانگ مین کیم از شرکت سامسونگ، نوعی افزاره ذخیره
انرژی انعطاف‌پذیر ساخته‌اند که می‌توان آن را در منسوجات بکار برد.
ابرخازن این پژوهشگران از ترتیب بسیار ویژه‌ای از نانوسیم‌های اکسید روی
رشد یافته بر روی الیاف مرسوم ساخته شده است.

ابرخازن‌ها جایگزین جالبی برای باتری‌های قابل شارژ و غیرقابل شارژ برای
ذخیره انرژی می‌باشند. آنها را می‌توان بی‌نهایت سریع و بطور تقریباً پایان‌ناپذیری
شارژ کرد. با اینحال انواع قبلی آنها انعطاف‌پذیر و به اندازه کافی سبک
نبوده‌اند.
 

یک ابرخازن مبتنی بر لیف (چپ) و تصویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشگر این لیف که نشان‌دهنده
آرایه‌های نانوسیم اکسید روی است (راست).
این پژوهشگران اکنون یک میکروابرخازن
الکتروشیمیایی مبتنی بر الیاف بسیار کارآمد ساخته‌اند که از نانوسیم‌های
اکسید روی بعنوان الکترودها استفاده می‌کند. بستر یکی از الکترودها یک سیم
پلاستیکی ریز انعطاف‌پذیر است و بستر الکترود دیگر یک لیف ساخته شده از
کولار (Kevlar) می‌باشد. کولار ماده‌ای است که برای ساخت جلیقه‌های ضدگلوله
استفاده می‌شود. این محققان قادر شدند نانوسیم‌های اکسید روی را بر روی هر
کدام از این بسترها رشد دهند.

روکش‌دهی اضافی با موادی مانند طلا و اکسید منگنز می‌تواند منجر به بهبود
بیشتر ظرفیت خازنی شود. این پژوهشگران سپس با استفاده از انبرک‌ها هر کدام
از سیم‌های پلاستیکی را با لیف کولار پوشاندند. در نهایت این مجموعه در یک
الکترولیت ژل جامد قرار داده شد، بطوری که این الکترولیت دو الکترود را از
هم مجزا می‌کرد، در حالی که امکان انتقال بار را فراهم می‌کرد. می‌توان یک
دسته از این الیاف را برای تشکیل یک نخ فرآوری کرد.

اکسید روی در مقایسه با مواد ابرخازن مرسوم مزایای ویژه‌ای دارد: این ماده
را می‌توان روی هر بستر موردنیاز، در هر شکلی و در دمای پایین (زیر ۱۰۰
درجه سلسیوس) رشد داد، بعلاوه این ماده هم زیست‌سازگار و هم سازگار با محیط
زیست است.

در صورتی که چنین سیستمی را در پیراهن‌ها استفاده کنیم، می‌تواند به افزاره‌های
الکترونیکی کوچک از قبیل گوشی تلفن‌های همراه یا حسگرهای کوچکی شبیه آنهایی
که برای اخطار به آتش‌نشان‌ها استفاده می‌شوند، توان بدهد.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان “ابرخازن لیفی
ساخته شده از ساختارهای هیبریدی لیف – نانوسیم برای ذخیره انرژی انعطاف‌پذیر
/ قابل پوشیدن” در مجله‌ی Angewandte Chemie International Edition منتشر
کرده‌اند.