Ученые ТПУ предложили материал для создания гибких суперконденсаторов

Ученые Томского политехнического университета в составе научного коллектива разработали электропроводящий металл-полимерный композит, который может быть использован для создания гибких суперконденсаторов.

Суперконденсаторы, в отличие от традиционных конденсаторов, имеют небольшие размеры, быстрее накапливают и отдают энергию, способны выдерживать много циклов зарядки/разрядки без потери эффективности. Они перспективны для областей, где нужно хранить энергию недолго, но заряжать и разряжать часто, например, в носимой электронике, некоторых медицинских применениях, автомобильной промышленности.

Химики ТПУ совместно с коллегами из Санкт-Петербурга разработали электропроводящий композит на пластиковой подложке для применения в суперконденсаторах. Для этого на полиэтилентерефталат (ПЭТ) нанесли металлические наночастицы, которые затем методом лазерной обработки «вплавляли» в поверхность полимера. При этом сопутствующий лазерный нагрев приводил к формированию электропроводящего углеродного слоя. На полученный образец размером 6х8 мм нанесли функциональные слои из соединений кобальта и марганца.

«Количество электрического заряда, которое может накопить лабораторный образец, определяется емкостью. Максимальная емкость составила 224,5 миллифарад. Кроме того, в ходе лабораторных испытаний материал продемонстрировал хорошее сохранение первоначальной электрической емкости — 80% после 10 тысяч 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 один из авторов 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.

В исследованиях приняли участие сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Санкт-Петербургского государственного университета, Университета ИТМО, Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербургского академического университета, Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета.

Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда.