Новости химической науки > Батарейки из бумаги

Исследователи из США разработали ультратонкие батареи, интегрировав углеродные нанотрубки в структуру бумаги.

Эластичные «бумажные батарейки», которые могут быть согнуты в процессе эксплуатации, могут являться источниками питания гаджетов и медицинских имплантатов следующего поколения.

Образец новой нанокомпозитной бумаги, разработанной исследователями Политехнического Института Ренсселер. (Рисунок: © Rensselaer/Victor Pushparaj)

Для создания батареи необходимо наличие трех компонентов: электродов, сепаратора и жидкого электролита. Углеродные нанотрубки являются отличными проводниками электричества, благодаря чему уже применяются в виде электродов в ряде приложений. Целлюлоза, основной компонент бумаги, представляет собой пористый изолятор, идеально подходящий для создания сепаратора.

Идея комбинирования этих двух компонентов возникла тогда, когда молодые научные сотрудники из трех различных лабораторий (биополимеров, нанотрубок и электроники) Политехнического Института Ренсселер (Нью-Йорк) собрались вместе для обсуждения своих исследований. Тем не менее, исследователи решили, что комбинирование целлюлозы и углеродных нанотрубок не будет являться простой задачей благодаря тому, что целлюлоза практически нерастворима в большинстве обычных органичесикх растворителей.

Проблема была решена за счет использования ионной жидкости, способной растворять небольшие количества целлюлозы под воздействием микроволнового излучения. Ионная жидкость может также играть роль электролита – недостающего компонента батареи Вертикально расположенные нанотрубки выращивали и выдерживали в растворе целлюлозы, после чего избыток ионной жидкости удалялся. Полученная в результате всех операций нанокомпозитная бумага вытягивалась до толщины около 30 мкм, примерно трети толщины обычного бумажного листа.

Роберт Линхардт (Robert Linhardt), один из участников проекта, отмечает, что полученный прибор выглядит как кусок черной бумаги благодаря миллионам нанотрубок, упакованных в целлюлозную структуру. Продукт отличается хорошей биосовместимостью, благодаря чему может быть использован для питания имплантируемых регуляторов ритма и инсулиновых помп.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci., 2007, web advanced publish

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #физическая химия, #химия полимеров