Рубрики Испокон веков человек использует дерево для строительства домов и кораблей, изготовления инструментов и мебели, а также в качестве топлива. После того, как в 1838 году французский химик Ансельм Пайен первым изучил свойства целлюлозы, древесина стала важным сырьём для производства бумаги, пластмасс и других промышленных продуктов.
В двадцать первом веке деревообработка ворвалась в сегмент нанотехнологий, после того как было освоено получение целлюлозы в виде наноразмерных кристаллов, трубок и нитей.
Такая наноцеллюлоза (nanocellulose), сочетающая в себе лёгкость и прочность, может быть использована для получения поглощающих нефть губок, биоразлагаемых компьютерных чипов и даже бронежилетов.
Теперь учёные из Королевского технологического института Швеции (KTH) и Стэнфордского университета (Stanford University) использовали наноцеллюлозу для изготовления мягких батарей.
Материал извлекают из опилок и отходов бумажной промышленности путём механического разрушения смоченной в воде целлюлозы. В итоге получаются наноразмерные длинные молекулы, которые в тысячи раз тоньше исходных волокон.
Полученный гидрогель замораживают и сушат таким образом, чтобы вода испарялась, минуя жидкое состояние. В результате остаётся трёхмерная разветвлённая сеть из тонких и прочных нитей, внешне похожая на губку.
«Материал напоминает пену в матрасе, хотя он намного сложнее, легче и более пористый. Вы можете коснуться его, и он не разрушится», — сообщает в пресс-релизе руководитель последнего исследования Макс Хамеди (Max Hamedi).
Для придания полученному материалу электронных свойств его покрывали изнутри и снаружи специальными чернилами, которые проводят электричество. Благодаря сложной трёхмерной структуре общая площадь покрытия в одном кубическом дециметре наноцеллюлозной губки сравнима с площадью футбольного поля.
Таким образом,
по сравнению с обычными энергетическими элементами, которые используют двухмерную спиральную структуру, мягкая батарея может хранить больше энергии в меньшем объёме.
«Гибкая и растяжимая электроника, нечувствительная к ударам и падениям, пока ещё являются чем-то новым. Но вы можете сжимать эту батарею как угодно», — добавляет Камеди.
Форма и толщина новых аккумуляторов может быть любой, что в сочетании с возможностью деформации позволяет использовать их даже в виде подкладки в высокотехнологичной одежде.
Кроме того, технология наверняка заинтересует производителей гибких гаджетов и электрических автомобилей. В кузове электрокара такой источник энергии может выполнять и дополнительную функцию по обеспечению пассивной безопасности пассажиров, смягчая удар во время аварии.
Подробные результаты нового исследования опубликованы в издании Nature Communications.