Algunos dispositivos electrónicos pueden doblarse girar y estirar en pantallas portátiles, aplicaciones biomédicas y robots blandos. Si bien los circuitos de estos dispositivos se han vuelto cada vez más flexibles, las baterías y los supercondensadores que los alimentan todavía son rígidos. Ahora, investigadores en ACS ' Nano letras reportan un supercondensador flexible con electrodos hechos de carburo de titanio arrugado, un tipo de nanomaterial MXene, que mantuvo su capacidad para almacenar y liberar cargas electrónicas después de estiramientos repetitivos.

Un desafío importante que debe superar la electrónica extensible es la naturaleza rígida e inflexible de sus componentes de almacenamiento de energía. baterías y supercondensadores. Supercondensadores que utilizan electrodos hechos de carburos de metales de transición, carbonitruros o nitruros, llamado MXenes, tienen propiedades eléctricas deseables para dispositivos portátiles flexibles, como carga y descarga rápidas. Y la forma en que los MXenes 2D pueden formar nanohojas de varias capas proporciona una gran superficie para el almacenamiento de energía cuando se utilizan en electrodos. Sin embargo, Investigadores anteriores han tenido que incorporar polímeros y otros nanomateriales para evitar que estos tipos de electrodos se rompan cuando se doblan. lo que disminuye su capacidad de almacenamiento eléctrico. Entonces, Desheng Kong y sus colegas querían ver si deformar una película prístina de carburo de titanio MXene en crestas en forma de acordeón mantendría las propiedades eléctricas del electrodo al tiempo que agrega flexibilidad y capacidad de estiramiento a un supercondensador.

Los investigadores desintegraron polvo de carburo de titanio y aluminio en escamas con ácido fluorhídrico y capturaron las capas de nanohojas de carburo de titanio puro como una película de textura áspera en un filtro. Luego colocaron la película sobre una pieza de elastómero acrílico preestirado que tenía un 800% de su tamaño relajado. Cuando los investigadores lanzaron el polímero, se encogió a su estado original, y las nanohojas adheridas se arrugaron en forma de acordeón.

En experimentos iniciales, El equipo descubrió que el mejor electrodo se fabricó con una película de 3 µm de espesor que se podía estirar y relajar repetidamente sin dañarse y sin modificar su capacidad para almacenar una carga eléctrica. El equipo utilizó este material para fabricar un supercondensador intercalando un electrolito en gel de ácido polivinílico (alcohol) -sulfúrico entre un par de electrodos de carburo de titanio estirables. El dispositivo tenía una alta capacidad energética comparable a los supercondensadores basados ​​en MXene desarrollados por otros investigadores. pero también tenía una capacidad de estiramiento extrema de hasta un 800% sin que las nanohojas se agrietaran. Mantuvo aproximadamente el 90% de su capacidad de almacenamiento de energía después de ser estirado 1, 000 veces, o después de doblarse o torcerse. Los investigadores dicen que el excelente almacenamiento de energía y la estabilidad eléctrica de su supercondensador son atractivos para los dispositivos de almacenamiento de energía extensibles y los sistemas electrónicos portátiles.