Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе научного коллектива коллег из Санкт-Петербурга разработали электропроводящий металл-полимерный композит на основе пленок из полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Как показали испытания, полученный материал после функционализации может быть использован для создания гибкого суперконденсатора, сообщается в пресс-релизе ТПУ.
Исследователи нанесли на пленку из ПЭТФ металлические наночастицы, затем методом лазерной обработки они «вплавлялись» в поверхность полимера. При этом сопутствующий лазерный нагрев приводил к формированию электропроводящего углеродного слоя. На полученный образец размером 6 × 8 мм нанесли функциональные слои из соединений кобальта и марганца.
Максим Фаткуллин, младший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Изображение: пресс-служба ТПУ
«Количество электрического заряда, которое может накопить лабораторный образец, определяется емкостью. Максимальная емкость составила 224,5 мФ. Кроме того, в ходе лабораторных испытаний материал продемонстрировал хорошее сохранение первоначальной электрической емкости — 80% — после 10 тыс. циклов зарядки и разрядки. Показал стабильную работу в испытаниях на изгиб и механическую прочность. Полученные результаты говорят о перспективности материала для создания гибких суперконденсаторов», — рассказал соавтор исследования, младший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Максим Фаткуллин.
Разработка вписывается в концепцию «зеленой химии», когда ученые стремятся не просто создавать новые вещества и материалы, безопасные для человека и окружающей среды, но и решать уже существующие экологические проблемы.
Суперконденсаторы, в отличие от традиционных конденсаторов, имеют небольшие размеры, быстрее накапливают и отдают энергию, способны выдерживать много циклов зарядки/разрядки без потери эффективности. Изделия особенно перспективны для областей, где нужно хранить энергию недолго, но заряжать и разряжать часто, например в носимой электронике, некоторых медицинских применениях, автомобильной промышленности.
В исследованиях приняли участие сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Санкт-Петербургского государственного университета, Университета ИТМО, Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербургского академического университета, Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета.
Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Sustainable Energy & Fuels (Q2, IF: 5.0).