ساخت ابرخازن‌های تاشو که پس از مچاله شدن همچنان کار می‌کنند

محققان موسسه آموزش عالی علوم و فناوری پوهانگ، انستیتوی فناوری صنعتی کره و موسسه آموزش عالی کونکاک با استفاده از کالکتورهای جریان فلزی مایع و فعال‌سازی با تابش لیزر، ابرخازن میکرومقیاسی مبتنی بر گرافنی را با قابلیت انعطاف و عملکرد بسیار بالا ساختند. استفاده از فلز مایع EGaIN به جای مواد شکننده دیگر، از جمله ویژگی‌های جدید این ساختار بود. نتایج نشان داد که این ابرخازن‌ها دارای ظرفیت بالا و مقاومت در برابر تغییر شکل‌های مختلف هستند و همچنین پس از ۱۰۰۰ چرخه‌ی تغییر شکل، هیچ آسیب قابل توجهی نداشته‌اند.

به گزارش دیجیاتور، محققان موسسه آموزش عالی علوم و فناوری پوهانگ (Postech)، انستیتوی فناوری صنعتی کره و موسسه آموزش عالی کونکاک با استفاده از کالکتورهای جریان فلزی مایع که بر روی یک بستر پلیمری الاستیک قرار گرفته شده، یک ابرخازن میکرومقیاس(MSC) مبتنی بر گرافن ساختند که بسیار منعطف است.

این تیم از گالیم ایندیم یوتکتیک (EGaIN) که یک آلیاژ فلزی مایع است به عناون کالکتور جریان استفاده کرد و از آنجایی که این ساختار انعطاف‌پذیر است برای ساخت ابرخازن میکرومقیاس قابل انعطاف ضروری است. معمولاً جمع کننده‌های فعلی از مواد شکننده مانند طلا ساخته می‌شوند که مناسب نبوده و در نتیجه این تیم به سراغ داستفاده از فلز مایع رفتند که از ویژگی‌های ذاتی مناسبی برای این کار برخوردار است.

فرآیند ساخت با پوشش‌دهی یک اثر سینمایی نازک از جنس EGaIN بر روی بستر استایرن-اتیلن-بوتیلن-استایرن قابل انعطاف (SEBS) شروع می‌شود و به دنبال آن رسوب یک لایه گرافن به عنوان الکترود فعال صورت می‌گیرد. انتخاب مواد مناسب برای موفقیت این رویکرد بسیار مهم بود. دانشمندان توضیح دادند که آنها با استفاده از تابش لیزر روی این ساختار الگودهی مورد نظر را انجام دادند.

با تنظیم میزان تابش لیزر، می‌توان از آسیب زیرلایه جلوگیری کرد. بستر SEBS، که طول موج لیزر را جذب نمی کند، می تواند در برابر گرمای ساخت و ساز شده در هنگام فرسایش مقاومت کند و امکان ایجاد الگوهای با وضوح بالا با شکاف الکترود به اندازه ۹۰ میکرومتر را فراهم کند.

ابرخازن حاصل عملکرد چشمگیری را به نمایش گذاشت و به ظرفیت ۱۳۳۶ میکروفاراده بر مترمربع رسید. این ابرخازن‌ها بعد از هزار چرخه تغییر شکل، از جمله تغییر شکل‌های مکانیکی مختلف نظیر تاشدن، مچاله شدن، پیچش و کشش، تخریب قابل توجهی از خود نشان ندادند.

اتحاد محققان توسط استفاده از فلز مایع EGaIN و کالکتور جریان یک ابرخازن انعطاف‌پذیر مبتنی بر گرافن ایجاد کردند. با پوشش‌دهی اثر سینمایی EGaIN و رسوب لایه گرافن روی بستر SEBS، ابرخازن با ظرفیت ۱۳۳۶ میکروفاراده بدون تغییر شکل قابل توجهی ایجاد شد. این تیم توانست الگودهی مورد نظر خود را با استفاده از تابش لیزر انجام داده و الگوهای با وضوح بالا با شکاف الکترود ۹۰ میکرومتری ایجاد کنند. به عنوان یک نتیجه، ابرخازن میکرومقیاس نه تنها انعطاف‌پذیر و منعطف است بلکه دارای مقاومت بالا در برابر گرما و ساخت و ساز الگوهای با وضوح بالا است.