Американські фізики розробили еластичний суперконденсатор, здатний розтягуватися у вісім разів, при цьому залишаючись повністю працездатним. Він стійкий до повторюваних розтягнень і стиснень і втрачає всього кілька відсотків ємності після 10 тисяч циклів перезарядки. У майбутньому такий суперконденсатор може стати джерелом живлення для гнучких електронних пристроїв, пишуть вчені в журналі.
За своїми характеристиками суперконденсатори займають проміжне положення між стандартними конденсаторами та електричними акумуляторами. Вони здатні заряджатися і розряджатися набагато швидше акумуляторів і володіють більш високою ємністю, ніж звичайні конденсатори. Тому їх активно використовують для харчування пристроїв, які споживають велику кількість енергії за короткий час. До таких пристроїв можна віднести, наприклад, спалахи фотоапаратів. Інженери не забувають і про здатність суперконденсаторів до дуже швидкої зарядки. Наприклад, бездротова викрутка з суперконденсатором замість акумулятора заряджається всього за 90 секунд, хоча акумуляторна версія пропрацює на одному заряді в два рази довше.
Еластичні суперконденсатори - головні претенденти на роль джерел живлення гнучких електронних пристроїв. Вчені навчилися виробляти їх з плівок, що складаються з вуглецевих нанотрубок (УНТ). Використовуючи плівки з прямих УНТ лісів, дослідники створили суперконденсатор ємністю 100 Ф-1 при розтягненні до 30 відсотків від початкової довжини. Виявилося, що набагато ефективніше поводяться суперконденсатори на «зім'ятих» УНТ (crumpling CNT), ємність яких удвічі вище попередніх варіантів, а розтягувати такий суперконденсатор можна на цілих 800 відсотків. Однак, обидва варіанти мають свої недоліки. Суперконденсатори з прямими УНТ лісами досить швидко тріскаються при спробі розтягнути їх, а «зім'яті» УНТ ліси демонструють високий опір у подовженому стані.
Група вчених під керівництвом Іхао Чжоу (Yihao Zhou) з Університету Дьюка модифікувала технологію «зім'ятих» УНТ, додавши шар золота до плівок з УНТ. Таким чином, вчені вирішили проблему високого опору при великому розтягненні суперконденсатора. Виростивши ліс з УНТ на кремнієвій пластині, фізики покрили його тонким шаром золота, який знижує опір пристрою і дозволяє йому заряджатися і розряджатися ще швидше.
Технологічний процес виглядає наступним чином. Заготівлю кладуть на попередньо натягнуту еластомірну підкладку, заповнюють гелем і дають підкладці стиснутися до вихідного стану. Так фізики заплутують нанотрубки і зминають золотий шар, який, крім своєї основної функції, допомагає уникнути розтріскування нанотрубок під час стиснення підкладки. Отримані таким чином електроди заповнюють гелевим електролітом і кладуть один на одного. Тепер приклавши різницю потенціалів до двох електродів, суперконденсатор можна зарядити. Одного заряду такого суперконденсатора вистачить, щоб живити наручний годинник протягом півтори години.
Вченим ще належить пройти довгий шлях до створення повністю еластичної електронної системи, вважають автори дослідження. Їх суперконденсатор поки не може забезпечити довгу роботу портативного пристрою. Але, цілком ймовірно, що наступні його модифікації вже стануть частиною системи еластичного пристрою, поряд з розтягуваними дротами, датчиками і детекторами.
Раніше вчені навчилися стежити за окремими іонами в суперконденсаторах, зробили для них елетроди з деревини і навіть отримали премію RUSNANOPRIZE.