Al combinar los poderes de dos estructuras de carbono de un solo átomo de espesor, Los investigadores del Laboratorio de Micropropulsión y Nanotecnología de la Universidad George Washington han creado un nuevo ultracondensador de alto rendimiento y bajo costo.

El dispositivo, descrito en el Revista de física aplicada , capitaliza la sinergia aportada por la mezcla de escamas de grafeno con nanotubos de carbono de pared simple, dos nanoestructuras de carbono con propiedades complementarias.

Los ultracondensadores son dispositivos de almacenamiento de energía mejorados que contienen grandes cantidades de energía y también pueden liberar rápidamente esa energía en una oleada de energía. Al combinar las propiedades de alta densidad de energía de las baterías con las propiedades de alta densidad de potencia de los condensadores convencionales, los ultracondensadores pueden mejorar el rendimiento de los vehículos eléctricos, electrónica de mano, sistemas de audio y más.

Los nanotubos de carbono de pared simple y el grafeno tienen componentes electrónicos únicos y excelentes, térmico, y propiedades mecánicas que los convierten en materiales atractivos para el diseño de nuevos ultracondensadores, dijo Jian Li, primer autor del artículo. Muchos grupos habían explorado el uso de los dos materiales por separado, pero pocos habían mirado a combinarlos, él dijo.

"En nuestro laboratorio desarrollamos un enfoque mediante el cual podemos obtener tanto nanotubos de carbono de pared simple como grafeno, así que se nos ocurrió la idea de aprovechar los dos nanomateriales de carbono prometedores juntos, "agregó Michael Keidar, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de GW, y director del Laboratorio de Micropropulsión y Nanotecnología.

Los investigadores sintetizaron las escamas de grafeno y los nanotubos vaporizando una varilla de grafito hueca llena de polvo de catalizador metálico con un arco eléctrico. Luego mezclaron las dos nanoestructuras para formar una tinta que enrollaron sobre papel, un separador común para condensadores comerciales actuales.

La capacitancia específica del dispositivo de combinación, una medida del rendimiento de un condensador por unidad de peso, era tres veces mayor que la capacitancia específica de un dispositivo fabricado solo con nanotubos de carbono.

La ventaja de la estructura híbrida, Li explicó, es que las escamas de grafeno proporcionan una gran superficie y una buena conductividad en el plano, mientras que los nanotubos de carbono conectan todas las estructuras para formar una red uniforme.

Mientras que otros tipos de ultracondensadores también han logrado la alta capacitancia específica del híbrido grafeno / nanotubo, los investigadores dicen, la principal ventaja del enfoque combinado son sus bajos costos, ya que el equipo ha desarrollado una forma sencilla de fabricar grandes cantidades de la mezcla deseable de nanoestructuras de carbono.

El ultracondensador híbrido también es pequeño y ligero, una ventaja a medida que los dispositivos electrónicos se vuelven cada vez más pequeños.