Что, если бы вы могли питать интеллектуальные термостаты, колонки и светильники в вашем доме с помощью кухонной столешницы? Камни, такие как мрамор и гранит, являются натуральными, экологически чистыми материалами, которые уже используют многие люди, строящие или ремонтирующие дома. Теперь, в качестве шага к интеграции накопителей энергии с этими материалами, исследователи изготовили микросуперконденсаторы на поверхности каменных плиток. Устройства, о которых сообщается в ACS Nano, долговечны и легко масштабируются для создания настраиваемых 3D-источников питания.
Было бы удобно, если бы поверхности в комнатах могли заряжать устройства "умного дома" или другую мелкую электронику, не подключаясь к электрической сети. И хотя камень является широко используемым материалом для полов, столешниц и декоративных панелей, он не был интегрирован с устройствами хранения энергии, такими как батареи и конденсаторы. Но камни, даже те, которые отполированы и кажутся гладкими, имеют микроскопические неровности и вмятины, что затрудняет приклеивание к ним электрических компонентов. Недавно исследователи выяснили, как разместить микросуперконденсаторы, которые обладают высокой скоростью зарядки и разрядки и отличным запасом энергии, на неровных поверхностях с помощью лазеров. Итак, Бонгчул Кан и его коллеги хотели адаптировать этот подход для создания микросуперконденсаторов на мраморе.
Исследователи нанесли раствор наночастиц оксида меди на мраморную плитку в виде двух гребнеобразных сторон, зубцы которых были перемежены. Они направили лазер ближнего инфракрасного диапазона на наночастицы, получив чистые медные электроды, которые были пористыми, высокопроводящими и прочно прикрепленными к поверхности камня. Чтобы сформировать микросуперконденсатор, исследователи нанесли оксид железа на один из электродов, чтобы сформировать катод, а оксид марганца - на другой, чтобы сформировать анод. Слой электролита, соединяющий электроды, был изготовлен из раствора перхлората лития и полимера. В ходе испытаний устройство сохраняло высокую емкость накопителя энергии даже после 4000 циклов зарядки-разрядки. Когда несколько микроэнергетических устройств были соединены вместе в матрицу три на три, накапливалось достаточно энергии, чтобы зажечь светодиод. Кроме того, каменные накопители энергии были исключительно долговечны при сильных ударах и могли быть быстро переработаны. Исследователи говорят, что каменные микроэнергетические устройства могли бы обеспечить высокопроизводительную, настраиваемую и удобно доступную энергию из натуральных строительных материалов.
Авторы признают финансирование со стороны Национального исследовательского фонда Кореи.
Комментарии