Actualizado: 07/07/2022
La electrónica flexible podría abrir interesantes posibilidades en cuanto a pantallas flexibles, dispositivos portátiles o energía solar, pero el desarrollo de dispositivos flexibles de almacenamiento de energía para alimentarlos es un reto totalmente distinto.
Científicos chinos han desarrollado una solución creativa a este problema, diseñando un novedoso supercondensador que mantiene una alta capacidad cuando se estira y se retuerce gracias a unas arrugas en forma de acordeón.
Aunque las baterías de litio actuales tienen una alta densidad energética y, por tanto, pueden almacenar energía durante largos periodos de tiempo, tienen una baja densidad de potencia, lo que significa que sólo pueden suministrar pequeños chorros de energía y tardan mucho en cargarse.
Los supercondensadores pueden cargarse muy rápidamente y ofrecen una enorme densidad de potencia al descargarse, pero no pueden almacenar tanta energía.
Esto hace que los supercondensadores sean una propuesta atractiva para algunas aplicaciones de almacenamiento de energía, y uno de los ámbitos en los que los científicos están haciendo avances es en la alimentación de la electrónica extensible.
Algunos de los avances realizados hasta ahora se centran en el uso de una familia de materiales bidimensionales altamente conductores conocidos como MXenos. Se trata de carburos, carbonitruros o nitruros de metales de transición, y los investigadores han tenido cierto éxito al utilizar láminas de estos materiales para formar electrodos de supercondensadores de varias capas con grandes áreas de superficie y, por lo tanto, un alto potencial de almacenamiento de energía.
Pero los electrodos basados en MXene son propensos a romperse cuando se doblan, como ocurriría en los dispositivos electrónicos flexibles o estirables, por lo que los científicos han tenido que integrar polímeros u otros materiales que los hagan más flexibles. Sin embargo, una de las desventajas de estos añadidos es que acaba disminuyendo la capacidad de almacenamiento del material.
Los autores del nuevo estudio podrían haber dado con una solución a este problema, inspirándose en el acordeón.
Dirigido por Desheng Kong, de la Universidad de Nanjing, el equipo empezó por fabricar una película texturizada hecha de nanoplanchas de carburo de titanio puro, que luego se colocó en capas sobre un trozo de elastómero acrílico que se había estirado previamente hasta el 800% de su tamaño relajado.
Al soltar el elastómero, éste volvió a encogerse a su tamaño original, y las nanoplanchas se fueron arrugando en el proceso. Este MXene elástico sirvió de electrodo para el supercondensador del equipo, con un par de capas del material de tres micrómetros de grosor que intercalaban un electrolito hecho de gel de polivinilo (alcohol) y ácido sulfúrico.
Los experimentos posteriores del equipo demostraron que el supercondensador inspirado en un acordeón podía estirarse y relajarse repetidamente sin sufrir daños y sin comprometer su capacidad de almacenar carga. La capacidad era comparable a la de otros supercondensadores construidos con MXenes, pero con la diferencia clave de que podía estirarse hasta un 800% sin agrietarse. Si se estira el material más de 1.000 veces, su capacidad de almacenamiento de energía sólo se reduce al 90%.
Este tipo de capacidad tan elevada y su extrema capacidad de estiramiento podrían hacer que el supercondensador del equipo se use algún día en la electrónica portátil o en otras aplicaciones en las que los dispositivos de almacenamiento de energía deban sufrir deformaciones.
Más información: acs.org
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