محققان دانشگاه‌های نورث‌ ایسترن و رایس طرح یک ابرخازن شفاف و انعطاف‌پذیر را ارائه کرده‌اند.

به گزارش پایگاه فراخوانهای علمی پژوهشی کشور (callforpapers.ir) ابرخازن افزاره‌ای است که انرژی خود را به‌ صورت میدان الکتریکی بجای واکنش شیمیایی (مثل باطری) ذخیره می‌کند.

گوشی همراهی به نازکی و نرمی یک ورقه کاغذ، رنگ ساختمانی ذخیره‌کننده انرژی و نمایشگر لمسی تاشونده، اینها انواعی از افزاره‌ها هستند که صنعت انتظار آنها را دارد و برای رسیدن آنها تلاش می‌شود. «یونگ جون جونگ»، استاد مهندسی مکانیک و صنایع از دانشگاه نورث‌ایسترن می‌گوید: اگر قرار باشد هر کدام از آنها کار کند، باید متخصصان یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی نازک و انعطاف‌پذیر بسازند. اکنون وی و همکارانش با کمک فناوری‌ نانو چنین سیستمی را ارائه کرده‌اند.

این فناوری بر نانوموادی استوار است که دو سال پیش در آزمایشگاه «جونگ» ساخته شدند و نانوفنجان (nanocup) نامیده شدند. «جونگ» توضیح داد که یکی از مزایای محسوس نانولوله‌ها قابلیت آنها برای پرشدن با سایر مواد مانند الکترولیت در مورد یک ابرخازن است. ثابت شده است که ظرفیت داخلی نانولوله‌ها برای رسیدن به این قابلیت خیلی کم است. «جونگ» در حالی‌که به فنجان قهوه‌اش اشاره داشت، گفت: ولی اگر این فنجان را داشته باشیم، می‌توانیم هرچه خواستیم در آن قرار دهیم.

اولین قدم برای ساخت یک نانوفنجان ایجاد یک حفره نانومقیاس در یک فیلم آلومینیومی از طریق اکسایش است. با تنظیم ولتاژ و زمان این فرآیند پژوهشگران می‌توانند اندازه این فنجان‌ها را تعیین کنند. قدم بعدی، لایه نشانی اتم‌های کربن روی قالب آلومینیومی با استفاده از فناوری استاندارد نانولوله کربنی است.

«هیون یونگ جونگ»، یکی از این پژوهشگران، تأکید دارد که نوآوری این ابرخازن جدید از مساحت سطح بزرگ و سطح بافته‌شده‌ی بازِ این نانوفنجان‌ها نشات می‌گیرد. این مورفولوژی به آنها اجازه تماس زیاد با الکترولیت و شکل‌گیری میدان الکتریکی و از این رو ذخیره انرژی را می‌دهد.

این ابرخازن، که هنوز بهینه نشده است، قادر به ذخیره انرژی و تأمین توان در مقادیر قابل مقایسه با سایر افزاره‌ها است. با این حال، تفاوت آن به توانایی استفاده در افزاره‌های لایه نازک مربوط می‌شود. «جونگ» می‌گوید: اگر شفافیت و انعطاف‌پذیری مکانیکی را کنار بگذاریم، به سادگی به مقادیر افزاره‌های قابل دسترس تجاری می‌رسیم، ولی هدف حفظ این دو خاصیت و ارائه همزمان افزاره‌های انرژی با عملکرد بالاست.

این گروه پژوهشی قبلا از یک نمونه پیش‌ساخته شفاف و نرم برای روشن کردن لامپ استفاده کرده است و اکنون مشغول برنامه‌ریزی برای بهبود تولید توان و ذخیره انرژی است.

این پژوهشگران، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی «Scientific Reports» منتشر کرده‌اند.