محققان در دانشگاه رایس ابرخازن‌های نانولوله‌ای ساخته‌اند که برای داشتن هر دو خصوصیت ظرفیت بالای باتری‌ها و شارژ سریع خازن‌ها، بسیار نویدبخش هستند. این ابرخازن‌های حالت جامد مبتنی بر نانولوله را می‌توان در افزاره‌های ذخیره انرژی موثر و فراگیرنده مجتمع کرد.
ساخت ابرخازن نانولوله‌ای جهت ذخیره موثر انرژی
محققان در دانشگاه رایس ابرخازن‌های نانولوله‌ای ساخته‌اند که برای داشتن
هر دو خصوصیت ظرفیت بالای باتری‌ها و شارژ سریع خازن‌ها، بسیار نویدبخش
هستند. این ابرخازن‌های حالت جامد مبتنی بر نانولوله را می‌توان در افزاره‌های
ذخیره انرژی موثر و فراگیرنده مجتمع کرد.
باتری‌ها انرژی زیادی ذخیره می‌کنند، ولی زمان شارژ آنها طولانی است. خازن‌ها
انرژی کمی ذخیره می‌کنند، اما سریعا شارژ می‌شوند. خازن‌های دولایه‌ای
الکتریکی (EDLCs) که به ابرخازن‌ها معروف هستند، می‌توانند این مشکل‌ها را
تا حدودی حل کنند. اما ابرخازن‌های مرسوم متکی بر الکترولیت‌های مایع یا
شبه‌ژل هستند که در شرایط سخت تجزیه می‌شوند.
در ابرخازن این محققان، پوشش نانومقیاس جامد ماده دی‌الکتریک اکسیدی بطور
کامل جایگزین الکترولیت‌ها می‌شود. سطح ویژه بسیار بالای نانولوله‌های
کربنی، نکته کلیدی ظرفیت بالای این ابرخازن است. هنگامی که نانولوله‌ها
بطور خودبخود و بشکل ساختارهای هم‌راستا و متراکم آرایش می‌یابند، شبیه به
فرش‌های مویی زبر میکروسکوپی می‌شوند.
این گروه تحقیقاتی برای ساخت افزاره جدید خود، آرایه‌ای از دسته‌های ۱۵ تا ۲۰
نانومتری از نانولوله‌های کربنی تک جداره رشد دادند. طول این نانولوله‌ها تا بیش از
۵۰ میکرون بود.
سپس این آرایه به یک الکترود مسی منتقل شد. این الکترود مسی دارای لایه‌های نازکی
از طلا و تیتانیوم بمنظور کمک به پایداری الکتریکی و چسبندگی، بود. دسته‌های
نانولوله‌ها (الکترودهای اولیه) بمنظور تقویت خواص رسانایی‌شان با اسید سولفوریک
دوپ شدند و سپس طی فرآیندی بنام ترسیب لایه اتمی (ALD) با روکش‌های نازکی از اکسید
آلومینیوم (لایه دی الکتریک) و اکسید روی دوپ شده با آلومینیوم (الکترود شمارنده)
پوشش داده شدند. در نهایت با ایجاد الکترود بالایی بوسیله رنگ نقره این مدار تکمیل
شد.
روبرت هاوج، یکی از این محققان، می‌گویدکه این ابرخازن‌های جدید پایدار و مقیاس‌پذیر
هستند و می‌توان آنها را در بسیاری از افزاره‌های آینده مانند نمایشگرهای انعطاف‌پذیر،
زیست – کاشت‌ها، بسیاری از انواع حسگرها و همه کاربردهای الکترونیکی که از سرعت‌های
بالای شارژ و تخلیه سود می‌برند، استفاده کرد.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Carbon منتشر کرده‌اند.
