Los aerogeles de carbono son ultraligeros, materiales conductores, que se investigan extensamente para aplicaciones en electrodos supercondensadores en automóviles eléctricos y teléfonos celulares. Los científicos chinos ahora han encontrado una forma de fabricar estos electrodos de forma sostenible. Los aerogeles se pueden obtener directamente a partir de nanofibrillas de celulosa, el abundante material de la pared celular en madera, encuentra el estudio publicado en la revista Angewandte Chemie .

Los supercondensadores son condensadores que pueden absorber y liberar una gran cantidad de energía en muy poco tiempo. Los requisitos clave para los electrodos de supercondensador son una gran superficie y conductividad, combinado con un método de producción simple. Otro problema creciente en la producción de supercondensadores, principalmente para las tecnologías de teléfonos inteligentes y automóviles eléctricos, es la sostenibilidad. Sin embargo, Es posible la producción sostenible y económica de aerogeles de carbono como materiales de electrodo de supercondensador, proponer a Shu-Hong Yu y sus colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei, Porcelana.

Los aerogeles de carbono son materiales conductores ultraligeros con una superficie muy grande. Se pueden preparar mediante dos rutas de producción:la primera y más barata comienza con componentes principalmente fenólicos y produce aerogeles con conductividad mejorable, mientras que la segunda ruta se basa en precursores de grafeno y nanotubos de carbono. El último método proporciona aerogeles de alto rendimiento, pero es caro y no respeta el medio ambiente. En su búsqueda de diferentes precursores, Yu y sus colegas han encontrado abundante mucho menos costoso, y fuente sostenible:pulpa de madera.

Bien, no es realmente pulpa de madera, pero su ingrediente principal, nanocelulosa. Las paredes de las células vegetales se estabilizan mediante nanocelulosa fibrosa, y este material extraíble ha estimulado muy recientemente la investigación y el desarrollo tecnológico sustanciales. Forma una muy porosa, pero red transparente muy estable, y, con la ayuda de una técnica reciente —oxidación con un eliminador de radicales llamado TEMPO— forma un hidrogel microporoso de nanofibrillas de celulosa altamente orientadas con una anchura y longitud uniformes. Como los aerogeles orgánicos se producen a partir de hidrogeles mediante secado y pirólisis, los autores intentaron la pirólisis de hidrogel de celulosa nanofibrilado supercrítico o liofilizado.

Como resulta, el método no fue tan sencillo como se esperaba porque la formación de cristales de hielo y la deshidratación insuficiente obstaculizaron la carbonización, según los autores. Aquí, un truco ayudó. Los científicos pirolizaron el gel seco en presencia del catalizador de ácido orgánico, ácido para-toluenosulfónico. El catalizador redujo la temperatura de descomposición y produjo una "red nanofibrosa tridimensional mecánicamente estable y porosa" con una "gran superficie específica y alta conductividad eléctrica, "informaron los autores.

Los autores también demostraron que su aerogel de carbono derivado de la madera funcionaba bien como electrodo sin aglutinante para aplicaciones de supercondensadores. El material mostró propiedades electroquímicas comparables a las de los electrodos comerciales. El método es una forma interesante e innovadora de fabricar materiales sostenibles adecuados para su uso en dispositivos electrónicos de alto rendimiento.