Исследователи из Южной Кореи разработали и изготовили прототипы микросуперконденсаторов (MSC), внедряемых на поверхности каменной плитки, адаптированные для питания мелкой электроники «умных домов» будущего. Об этом сообщает сайт Smartech.energy. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Было бы весьма привлекательно, если заряжать устройства умного дома или другую мелкую электронику без необходимости их подключения к электросети напрямую смогли бы различные каменные поверхности в комнатах. Но камень, хотя является экологически чистым и широко используемым материалом для полов, столешниц и декоративных плиточных фрагментов стен, пока что не используется в качестве накопителя энергии.
Другая часть проблемы состоит в том, что любые каменные поверхности (даже те, которые отполированы и внешне кажутся очень гладкими) имеют микроскопические выпуклости и выемки, что затрудняет приклеивание к ним электрических компонентов.
Но совсем недавно исследователи из Университета Кунмин в Сеуле нашли способ, как с помощью лазеров размещать на неровных поверхностях микроконденсаторы, которые имеют высокую скорость зарядки и разрядки и способны эффективно осуществлять хранение энергии. Бончул Канг и его коллеги смогли адаптировать этот подход для создания действующих прототипов MSC на мраморной плитке.
Исследователи нанесли раствор наночастиц оксида меди на мраморную плитку, охватывая две гребенчатые кромки с перемежающимися зубцами. Затем они направили на эти наночастицы лазер ближнего инфракрасного диапазона, создав таким путем электроды из чистой меди, которые были пористыми, обладали высокой проводимостью и прочно прикреплялись к поверхности камня.
Чтобы окончательно сформировать работоспособный MSC, на один из электродов исследователи нанесли оксид железа, чтобы сформировать катод, а на другой – оксид марганца, чтобы сформировать анод. Слой электролита, соединяющий электроды, был изготовлен из раствора перхлората лития и полимера.
В проведенных тестах созданное таким путем конденсаторное устройство сохраняло высокую емкость накопления энергии даже после 4000 циклов заряда-разряда. Когда несколько таких микроэнергетических устройств были объединены в массив «3 на 3», они смогли накопить достаточно энергии, чтобы зажечь светодиод.
Кроме того, протестированные каменные накопители энергии показали себя исключительно стойкими к резким ударам и, что немаловажно в наше время, могут быть легко утилизированы. Южнокорейские исследователи отмечают, что разработанные ими микроэнергетические устройства для каменных поверхностей способны обеспечить питание настраиваемой и легкодоступной энергией из природных строительных материалов для различной электроники, в том числе – для «умных домов» будущего.