วัสดุใหม่ที่บางเฉียบซึ่งทำจากเซลลูโลสซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักในกระดาษ สามารถให้พลังงานแก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต รากฟันเทียมทางการแพทย์ และแม้แต่รถยนต์ไฮบริด พัฒนาโดยนักวิจัยที่ Rensselaer Polytechnic Institute ในเมืองทรอย รัฐนิวยอร์ก วัสดุนี้สามารถม้วนเป็นท่อ พับ และตัดเป็นรูปทรงต่างๆ ได้โดยไม่มีผลต่อการทำงานของมันโค้งงอฉันรูปร่างฉัน วัสดุที่ยืดหยุ่นและน้ำหนักเบานี้ทำจากเซลลูโลสและท่อนาโนคาร์บอน สามารถทำงานเป็นแบตเตอรี่หรืออุปกรณ์เก็บพลังงานอื่นๆ ได้
ว.พุชราช/RPI
Ning Pan นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจาก University of California, Davis กล่าวว่า “อุปกรณ์พลังงานแบบใหม่ที่เหมือนกระดาษนี้สามารถเปลี่ยนวิธีการให้พลังงานแก่สิ่งต่างๆ โดยพื้นฐานได้”
Robert Linhardt ผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุชีวภาพของ Rensselaer และนักเรียนของเขาได้คิดค้นกระดาษพลังงานในขณะที่ทำการทดลองกับเยื่อเซลลูโลสสำหรับเครื่องไตเทียม เพื่อเสริมสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ นักวิจัยได้คิดที่จะผสมเซลลูโลสกับท่อนาโนคาร์บอน
ทำงานร่วมกับ Pulickel Ajayan นักวิจัยท่อนาโนคาร์บอนที่ Rensselaer ทีม Linhardt ละลายเซลลูโลสในของเหลวไอออนิก ซึ่งเป็นเกลือเหลว และเทสารละลายลงบนท่อนาโนคาร์บอนที่วางเรียงในแนวตั้งบนเวเฟอร์ซิลิคอน จากนั้นนักวิจัยได้ล้างของเหลวไอออนิกส่วนใหญ่ออกไปและทำให้วัสดุแห้ง
Linhardt กล่าวว่า “เมื่อพวกเขาลอกออก [ซิลิโคน] ด้านหนึ่งจะเป็นสีดำและอีกด้านเป็นสีขาว” Linhardt กล่าว ยกเว้นสีดำ “ดูเหมือนกระดาษธรรมดา”
ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา
สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล
ติดตาม
หลังจากว่าจ้างผู้เชี่ยวชาญด้านอิเล็กทรอนิกส์ของ Rensselaer Omkaram Nalamasu ทีมงานก็ตระหนักในไม่ช้าว่าวัสดุนี้อาจมีการใช้งานที่แตกต่างจากการล้างไตโดยสิ้นเชิง: การเก็บพลังงาน
เพียงพับครึ่งกระดาษโดยให้ชั้นคาร์บอน-นาโนทิวบ์สีดำอยู่ด้านนอก จะได้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สามารถปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็ว การเคลือบด้านสีขาวของกระดาษด้วยชั้นของลิเธียมออกไซด์ทำให้เกิดแบตเตอรี่
ในการกำหนดค่าแบตเตอรี่ ชั้นท่อคาร์บอนนาโนของกระดาษและลิเธียมออกไซด์ทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าบวกและลบ ของเหลวไอออนิกจำนวนเล็กน้อยที่เหลืออยู่ในกระดาษทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ การใช้แรงดันไฟฟ้ากับวัสดุจะชาร์จแบตเตอรี่โดยทำให้ขั้วไฟฟ้าดึงไอออนในของเหลวออกจากกัน เซลลูโลสทำหน้าที่เป็นตัวแยกประจุออกจากกัน
ความแตกต่างในโครงการซุปเปอร์คาปาซิเตอร์คือชั้นนอกของท่อนาโนคาร์บอนสองชั้นทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด การทดสอบเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่มีลักษณะเหมือนกระดาษมีความจุในการกักเก็บพลังงานเช่นเดียวกับอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ กระดาษนี้ “ยอดเยี่ยมมาก” Linhardt กล่าว “และยังไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสมอีกด้วย”
ด้วยการรวมแบตเตอรี่กระดาษและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เข้าด้วยกัน นักวิจัยได้สร้างอุปกรณ์ไฮบริดที่ใช้แบตเตอรี่เพื่อชาร์จซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ การตั้งค่าดังกล่าวอาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในรถยนต์ไฮบริด ซึ่งต้องการวิธีการจัดเก็บและปล่อยพลังงานตามต้องการอย่างมีประสิทธิภาพ Linhardt กล่าว
Gehan Amatunga วิศวกรไฟฟ้าแห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษกล่าวว่า “นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในการพัฒนาโครงสร้างแบตเตอรี่แบบไฮบริด-ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์
นักวิจัยพบว่าซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ของพวกเขาทำงานได้ดีเมื่อของเหลวในร่างกาย เช่น เลือดหรือเหงื่อ ถูกใช้แทนของเหลวไอออนิกในฐานะอิเล็กโทรไลต์ สิ่งนี้เปิดโอกาสให้ใช้วัสดุนี้เพื่อขับเคลื่อนสิ่งปลูกฝังทางการแพทย์ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจและชิปนำส่งยา Linhardt และเพื่อนร่วมงานอธิบายเนื้อหาของพวกเขาในรายงานการประชุมของ National Academy of Sciencesที่ กำลังจะมีขึ้น
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
