(PhysOrg.com) - A la mayoría de las personas les gustaría poder cargar sus teléfonos celulares y otros dispositivos electrónicos personales rápidamente y con poca frecuencia. Un descubrimiento reciente realizado por ingenieros de UC San Diego podría conducir a supercondensadores basados ​​en nanotubos de carbono que podrían hacer precisamente esto.

En una investigación reciente, publicado en Letras de física aplicada , Prabhakar Bandaru, profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de UCSD, junto con el estudiante graduado Mark Hoefer, han descubierto que los defectos introducidos artificialmente en los nanotubos pueden ayudar al desarrollo de supercondensadores.

"Si bien las baterías tienen una gran capacidad de almacenamiento, tardan mucho en cargarse; mientras que los condensadores electrostáticos pueden cargarse rápidamente pero por lo general tienen una capacidad limitada. Sin embargo, supercondensadores / condensadores electroquímicos incorporan las ventajas de ambos, "Dijo Bandaru.

Los nanotubos de carbono (CNT) han sido generalmente aclamados como uno de los materiales maravillosos del siglo XXI y han sido ampliamente reconocidos como el comienzo de la revolución de la nanotecnología. Son estructuras cilíndricas, con diámetros de 1 a 100 nanómetros, que se ha sugerido que tienen una estructura sobresaliente, químico, y eléctrico, características basadas en sus estructuras atómicamente perfectas con una gran relación superficie-volumen. Sin embargo, los defectos son inevitables en una estructura tan práctica, un aspecto que fue investigado por primera vez por el estudiante graduado de ingeniería de UCSD Jeff Nichols y luego ampliado sustancialmente por Hoefer en el laboratorio de Bandaru.

"Nos dimos cuenta por primera vez de que los CNT defectuosos podrían usarse para el almacenamiento de energía cuando estábamos investigando su uso como electrodos para sensores químicos, "Dijo Hoefer." Durante nuestras pruebas iniciales, notamos que podíamos crear defectos cargados que podrían usarse para aumentar las capacidades de almacenamiento de carga CNT ".

Específicamente, los defectos en los nanotubos crean sitios de carga adicionales que mejoran la carga almacenada. Los investigadores también han descubierto métodos que podrían aumentar o disminuir la carga asociada con los defectos al bombardear los CNT con argón o hidrógeno.

"Es importante controlar este proceso con cuidado, ya que demasiados defectos pueden deteriorar la conductividad eléctrica, que es la razón del uso de CNT en primer lugar. La buena conductividad ayuda a un transporte de carga eficiente y aumenta la densidad de potencia de estos dispositivos, "Añadió Bandaru.

"Al principio, es interesante que los CNT, que nominalmente se consideran perfectos, podría ser útil con tantos defectos incorporados, "añadió.

Los investigadores piensan que la densidad de energía y la densidad de potencia obtenida a través de su trabajo podrían ser prácticamente más altas que las configuraciones de condensadores existentes que adolecen de problemas asociados con una baja confiabilidad. costo, y malas características eléctricas.

Bandaru y Hoefer esperan que su investigación pueda tener importantes implicaciones en el área del almacenamiento de energía, un tema pertinente de hoy. "Esperamos que nuestra investigación despierte el interés futuro en la utilización de CNT como electrodos en dispositivos de almacenamiento de carga con mayores densidades de energía y potencia, "Dijo Hoefer.

Si bien aún es necesario realizar más investigaciones para descubrir las posibles aplicaciones de este descubrimiento, los ingenieros sugieren que esta investigación podría conducir a una amplia variedad de aplicaciones comerciales, y espero que más científicos e ingenieros se vean obligados a trabajar en esta área, Dijo Bandaru.

Mientras tanto, Hoefer dijo que este tipo de investigación ayudará a impulsar su futura carrera de ingeniería.

"Es notable cómo las herramientas y los dispositivos actuales se están volviendo cada vez más eficientes y aún más pequeños debido a los descubrimientos realizados a nanoescala, ", dijo." Mi tiempo dedicado a la investigación de CNT y sus usos potenciales en la Escuela Jacobs me preparará para mi carrera, ya que la investigación futura continuará la tendencia de la miniaturización mientras aumenta la eficiencia ".

Más información: “Determinación y mejora de las contribuciones de capacitancia en sistemas de electrodos basados ​​en nanotubos de carbono, ”Letras de Física Aplicada. M. Hoefer y P.R. Bandaru.

Fuente:Universidad de California - San Diego (noticias:web)