Un supercondensatore “a fisarmonica”, flessibile e affidabile

Sono sempre più diffusi i dispositivi indossabili che trovano ampie e importanti applicazioni in campo medico oltre che di svago, oppure tecnologie come i robot “soffici”, anch’essi utilizzabili in svariati settori di ricerca. Tuttavia mentre l’elettronica è sempre più flessibile altrettanto non si può dire delle batterie e dei condensatori per alimentare i dispositivi, che rimangono in forma rigida.

Ricercatori della American Chemical Society hanno ora annunciato lo sviluppo di un supercondensatore flessibile realizzato a partire da carburo di titanio increspato. Il materiale in questione è un MXene, una classe di nuovi nanomateriali sottilissimi, uno spessore di pochi atomi, e dalle caratteristiche particolari che aprono la porta verso nuove rivoluzioni tecnologiche.

Gli MXeni sono materiali bidimensionali descritti per la prima volta nel 2011

I supercondensatori i cui elettrodi sono realizzati a partire da questi nuovi materiali presentano le ottime qualità elettriche desiderabili per i dispositivi indossabili, quali grande rapidità nella carica e scarica dell’energia. Però finora era necessario incorporare altri nanomateriali e polimeri affinché venisse garantita la flessibilità meccanica richiesta.

Il prezzo da pagare è una riduzione nella capacità di accumulo del dispositivo. Così il team del professor Desheng Kong ha provato a far assumere una forma a fisarmonica a un film di carburo di titanio puro per verificare se in questo modo fosse possibile aggiungere la flessibilità ricercata senza perdere la qualità di stoccaggio dell’energia.

I ricercatori hanno disgregato il materiale in una soluzione acida e formato dei sottilissimi strati facendo depositare gli elementi su un filtro, in modo da ottenere una trama grossolanamente ruvida. Il film è stato poi adagiato su un elastomero acrilico in tensione all’800% delle proprie dimensioni in stato di riposo.

L’MXene si sta rivelando promettente anche in altre applicazioni come più efficienti celle fotovoltaiche

Rilasciando l’elastomero, esso torna alla sua condizione normale facendo in modo che il nanomateriale aggiunto vada ad assumere una forma a fisarmonica. Ponendo un elettrolita polivinilico fra due strati di carburo di titanio spessi 3 micrometri si è ottenuto un supercondensatore con la capacità di stoccaggio paragonabile a quella di dispositivi analoghi ma in grado di estendersi fino all’800% senza che la nanostruttura venga danneggiata.

Nei test, il dispositivo ha mantenuto il 90% della capacità di carica dopo essere stato stirato, piegato e sottoposto a torsione per 1000 volte. Gli sviluppatori di questa tecnologia ritengono eccellenti la capacità di accumulo di energia e la stabilità dei nuovi supercondensatori e perfettamente adatti allo scopo prefissato, ovvero la creazione di accumulatori flessibili ed elettronica indossabile.

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