แบตเตอรี่ทำจากท่อนาโน…และกระดาษ

แบตเตอรี่ทำจากท่อนาโน…และกระดาษ

ผู้ที่เลิกสนใจกระดาษอย่างรวดเร็วเพราะเชยควรหยุดพูดเรื่องขยะ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุยิ่งยวดด้วยวัสดุมากกว่ากระดาษสำนักงานทั่วไปและวัสดุนาโนคาร์บอนและเงินเพียงเล็กน้อย งานวิจัยซึ่งตีพิมพ์ออนไลน์เมื่อวันที่ 7 ธันวาคมในวารสารProceedings of the National Academy of Sciencesทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใกล้แบตเตอรี่ที่พิมพ์ได้น้ำหนักเบา ซึ่งวันหนึ่งอาจถูกขึ้นรูปเป็นคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์

PRIMED SURFACE ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

แบบส่องกราดของโครงสร้างที่พันกันของกระดาษ (ด้านบน) เผยให้เห็นพื้นที่ผิวมากมายที่ท่อนาโนคาร์บอนสามารถยึดเกาะได้ (ด้านล่าง)

CUI ET AL/PNAS

FINE PRINT หมึกคาร์บอนนาโนทิวบ์สามารถนำไปใช้ในสถานที่เฉพาะ (ตัวอักษรด้านบนจะเขียนว่า “การนำไฟฟ้า”) หรือทั่วทั้งแผ่น

CUI ET AL/PNAS

“การกักเก็บพลังงานเป็นหนึ่งในแง่มุมที่สำคัญมากในการแก้ปัญหาพลังงาน” Robert Linhardt จาก Rensselaer Polytechnic Institute ในเมืองทรอย รัฐนิวยอร์ก ให้ความเห็น อุปกรณ์ที่ใช้กระดาษแสดงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม

ประสิทธิภาพดังกล่าวมีสาเหตุหลักมาจากลักษณะที่เป็นรูพรุนของกระดาษ:

 ในระดับนาโน กระดาษเป็นเมทริกซ์ของเส้นใยที่พันกันยุ่งเหยิง พื้นที่ผิวที่กว้างใหญ่นี้ช่วยให้หมึกติดได้ Yi Cui จาก Stanford University ผู้เขียนร่วมของผลงานชิ้นใหม่กล่าว สิ่งนี้ถือเป็นจริงสำหรับหมึกท่อนาโนคาร์บอนเช่นกัน เมื่อหมึกคาร์บอน-นาโนทิวบ์สัมผัสกับกระดาษ ท่อนาโนจะ “ติดแน่นกับเซลลูโลส” Cui กล่าว อาจเป็นไปได้ว่าเกิดจากแรงไฟฟ้าสถิตแบบเก่าที่ดี

กระดาษทำหน้าที่เป็นโครงร่าง และท่อนาโนคาร์บอนทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดที่อิเล็กโทรไลต์ในสารละลายทำปฏิกิริยาด้วย การรวมกันของกระดาษท่อนาโนนี้เป็นทางเลือกที่มีน้ำหนักเบาแทนอุปกรณ์เก็บพลังงานแบบดั้งเดิมที่อาศัยโลหะ

โดยการประกบกระดาษที่ไม่ผ่านการบำบัดระหว่างสองชิ้นที่หมึกด้วยท่อนาโนคาร์บอนแล้ววางชั้นในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ นักวิจัยได้ผลิตกระดาษนำไฟฟ้าที่สามารถงอและม้วนได้ นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าเมื่อติดเทปกาวบนกระดาษแล้วดึงออก หมึกจะไม่ลอกออกด้วยเทป ซึ่งเป็นปัญหากับวัสดุเก็บพลังงานอื่นๆ ที่ทำด้วยฟิล์มพลาสติก สายนาโนเงินยังทำให้กระดาษเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

การคำนวณชี้ให้เห็นว่ากระดาษนำไฟฟ้าที่เคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอนหนึ่งกิโลกรัมสามารถให้พลังงานแก่หลอดไฟขนาด 40 วัตต์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง ทำให้กระดาษมีประสิทธิภาพมากกว่าอุปกรณ์เก็บพลังงานแบบแบนที่ใช้พลาสติก นักวิทยาศาสตร์ยังใช้กระดาษนำไฟฟ้าเพื่อรวบรวมกระแสไฟภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และสามารถจ่ายไฟให้กับไดโอดเปล่งแสงหรือ LED ได้

ในขณะที่งานก่อนหน้านี้ใช้เซลลูโลสเป็นแกนหลักสำหรับวัสดุนำไฟฟ้า การสาธิตนี้ถือเป็นครั้งแรกกับกระดาษสำนักงานทั่วไป Cui กล่าว ขั้นตอนต่อไปคือการนำเทคโนโลยีไปสู่ขนาดที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งอาจไม่ใช่อุปสรรคใหญ่นัก เนื่องจากการผลิตกระดาษและการพิมพ์เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดี

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง