La explosión de los dispositivos electrónicos móviles, vehículos eléctricos, los drones y otras tecnologías han impulsado la demanda de nuevos materiales livianos que puedan proporcionar la energía para operarlos. Investigadores de la Universidad de Houston y la Universidad Texas A&M han informado de un electrodo de supercondensador estructural hecho de óxido de grafeno reducido y nanofibra de aramida que es más fuerte y más versátil que los electrodos convencionales basados ​​en carbono.

El equipo de investigación de UH también demostró que el modelado basado en la nanoarquitectura del material puede proporcionar una comprensión más precisa de la difusión de iones y las propiedades relacionadas en los electrodos compuestos que el método de modelado tradicional. que se conoce como modelo de medios porosos.

"Estamos proponiendo que estos modelos basados ​​en la nanoarquitectura del material sean más completos, detallado, informativo y preciso en comparación con el modelo de medios porosos, "dijo Haleh Ardebili, Bill D. Cook Profesor Asociado de Ingeniería Mecánica en UH y autor correspondiente de un artículo que describe el trabajo, publicado en ACS Nano .

Los métodos de modelado más precisos ayudarán a los investigadores a encontrar materiales nanoarquitecturados nuevos y más efectivos que puedan proporcionar una mayor duración de la batería y mayor energía con un peso más liviano. ella dijo.

Los investigadores conocían el material probado:óxido de grafeno reducido y nanofibras de aramida, o rGO / ANF:era un buen candidato debido a sus fuertes propiedades electroquímicas y mecánicas. Los electrodos de supercondensador suelen estar hechos de materiales porosos a base de carbono, que proporcionan un rendimiento eficiente del electrodo, Dijo Ardebili.

Si bien el óxido de grafeno reducido está compuesto principalmente de carbono, la nanofibra de aramida ofrece una resistencia mecánica que aumenta la versatilidad del electrodo para una variedad de aplicaciones, incluso para los militares. El trabajo fue financiado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU.

Además de Ardebili, los coautores incluyen a la primera autora Sarah Aderyani y Ali Masoudi, ambos de UH; y Smit A. Shah, Micah J. Green y Jodie L. Lutkenhaus, todo de A&M.

El artículo actual refleja el interés de los investigadores en mejorar el modelado de nuevos materiales energéticos. "Queríamos transmitir que los modelos convencionales que existen, que son modelos basados ​​en medios porosos, puede no ser lo suficientemente preciso para diseñar estos nuevos materiales nanoarquitecturados e investigar estos materiales para electrodos u otros dispositivos de almacenamiento de energía, "Dijo Ardebili.

Esto se debe a que el modelo de medio poroso generalmente asume tamaños de poros uniformes dentro del material, en lugar de medir las diferentes dimensiones y propiedades geométricas del material.

"Lo que proponemos es que sí, el modelo de medio poroso puede ser conveniente, pero no es necesariamente exacto, ", Dijo Ardebili." Para dispositivos de última generación, necesitamos modelos más precisos para comprender mejor y diseñar nuevos materiales de electrodos ".