Nadchodzą baterie z papieru?

Rozwój elektroniki postępuje bardzo szybko, oferując nam coraz potężniejsze układy. Nowe technologie obiecują jeszcze większą moc: grafen, nanorurki, DNA, komputery kwantowe. Tymczasem jednocześnie istnieje potrzeba tanich, prostych w produkcji i prostych układów do codziennych zastosowań. Z powodzeniem już się takie tworzy z plastiku, czy z papieru. Dzięki odkryciom inżynierów z Uniwersytetu Stanforda papierową elektronikę będziemy mogli zasilać papierowymi bateriami.

Naukowcy od dawna pracowali nad stworzeniem papierowego superkondensatora przy pomocy nadrukowywania węglowych nanorurek. Pierwsze efekty prezentowali już w zeszłym roku, teraz osiągnęli jednak znaczący postęp. Udało się zrezygnować z domieszek srebra i uniknąć przenikania drobnych nanorurek przez pory papieru, które powodowały spięcia. Papier - a można tu zastosować naprawdę dowolny papier - pokryty z dwóch stron cienką warstwą polifluorku winylidenu (PVDF) można z dużą prędkością zadrukowywać węglowymi nanorurkami o pojedynczych ściankach (SWNT).

Nanorurki ściśle związują się z papierem, podobnie jak tusz lub atrament podczas pisania i nie ulegają zniszczeniu nawet potraktowane gumką, czy taśmą klejącą. Zarazem odpowiednio zaimpregnowany papier zatrzymując nanorurki jednocześnie pozwala na przenikanie elektrolitów, służąc jako membrana. Po nadrukowaniu węglowe nanorurki służą jednocześnie jako styki, jak i elektrody, wystarczy je napełnić elektrolitem.

Pojemność takiego kondensatora to około trzech Faradów na gram. Urządzenie jest też bardzo trwałe, po upływie 2500 cykli ładowania i rozładowania spadek wydajności jest niewielki. Można oczywiście je dowolnie wyginać, czy rulować - jak zwykły papier.

Trzeba jeszcze opracować sposób stworzenia z papierowego kondensatora funkcjonalnych baterii. Pozwoli to na produkowanie bardzo tanich akumulatorów, które będzie wyjątkowo łatwo utylizować - po prostu jak zwykły papier. Na filmie: naukowcy ze Stanforda demonstrują diodę zasilaną papierowym kondensatorem.

Artur Jurgawka