Originele mix van cellulose, nanobuisjes en ionische vloeistof

Amerikaanse onderzoekers hebben ontdekt hoe je cellulose kunt impregneren met koolstofnanobuisjes. Het resultaat is te gebruiken als flexibel opslagmedium voor elektrische energie, zo schrijven ze deze week in PNAS.

De groep van Pulickel Ajayan (Rensselaer Polytechnical Institute) gebruikt een ionische vloeistof om het cellulose tijdelijk op te lossen,zodat de meerwandige nanobuisjes er doorheen kunnen worden gemengd. Het mengsel kan in principe worden afgedrukt op een willekeurig oppervlak.

Na droging ontstaat een soort zwart papier waarin de nanobuisjes zich gedragen als elektrodes, die door cellulose gescheiden worden gehouden.

Met een dun laagje metallisch lithium er overheen, krijg je een lithium-ionbatterij. Je kunt ook kiezen om de ionische vloeistof niet geheel te verwijderen. Het restant werkt dan als elektrolyt, en je krijgt geen batterij maar een supercondensator die kortstondig grote hoeveelheden elektriciteit kan opslaan en zichzelf ook heel snel weer kan ontladen.

Voorlopig is het papier nog relatief duur, terwijl de opslagcapaciteit veel kleiner is dan bij een gewone Li-ionbatterij. Ajayan denkt dat het papier vooral geschikt is voor een compromis tussen batterijen en condensatoren, voor toepassingen waarbij een snelle ontlading nodig is terwijl de opslagcapaciteit er niet zo toe doet.

Doordat de ionische vloeistof geen oplosmiddel bevat, niet bevriest en nauwelijks verdampt,is het papier bovendien veel beter bestand tegen extreem hoge en lage temperaturen dan een gewone batterij of condensator.

In een interview met Associated Press heeft hoogleraar Robert Linhardt uitgelegd dat het elektrische papier voortkomt uit synergie tussen verschillende onderzoeksgroepen. Een groep probeerde papier op te lossen om er nierdialysemembranen van te kunnen gieten. Een andere groep probeerde composieten te maken van kunststof en nanobuisjes. Opgeteld leverde dat een composiet van papier en nanobuisjes op, waarna een derde groep opmerkte dat het resultaat iets weghad van een elektronica-component.

bron: RPI, news@nature, Associated Press