اخیرا گروهی از پژوهشگران سوئدی موفق به توسعه‌ی ماده‌ای موسوم به “Power Paper” شده‌اند که یک برگ دایره‌ای شکل از آن به قطر ۱۵ سانتی‌متر و ضخامتی کمتر از ۰.۵ میلی‌متر قادر به ذخیره‌ی ظرفیت خازنی ۱ فاراد است، این عدد با میزان ظرفیت خازنی قابل ذخیره در ابرخازن‌های استفاده شده در دستگاه‌های الکترونیکی کنونی، برابری می‌کند. این ماده که از ترکیب نانوسلولز و پلیمر رسانا ساخته می‌شود در بیش از صدها چرخه‌ی شارژ قابل استفاده است. نکته‌ی مهم‌تر اینکه شارژ مجدد آن تنها چند ثانیه زمان می‌برد.
خاویر کریسپین؛ یکی از محققان لابراتوار الکترونیک آلی در دانشگاه لینکوپینگ می‌گوید:
خازن‌های به فرم غشاء نازک از مدت‌ها قبل در صنعت استفاده می‌شود، آنچه تیم ما به آن دست یافته، تولید این ماده در سه بُعد است. ما قادر به تولید ورقه‌هایی با ضخامت بیشتر هستیم.
ماده‌ی تولید شده توسط این تیم مشابه کاغذی به رنگ مشکی است اما لمس آن حسی مشابه با لمس ماده‌ای از جنس پلاستیک را القا می‌کند. با این حال ویژگی‌های دیگر این ماده نیز مشابه کاغذ است، از جمله‌ی این ویژگی‌ها می‌توان به استحکام آن اشاره کرد؛ این ماده قابلیت تا شدن نیز دارد و می‌توان از آن در ساخت اشکال اوریگامی استفاده کرد.
تیم یاد شده این برگه‌ها را با درهم شکستن فیبرهای سلولز با استفاده از جریان پرفشار آب تولید کرده است. این فیبرها که قطری معادل ۲۰ نانومتر دارند به محلول آب حاوی پلیمر باردار شده اضافه می‌شوند. بنابراین پوششی از جنس پلیمر حول فیبرهای یاد شده تشکیل می‌شود.
جِسپر ادبرگ، یکی از اعضای تیم می‌گوید:
فیبرهای پوشیده شده با پلیمر در هم گره می‌خورند و مایع موجود در بین فواصل آن‌ها به عنوان الکترولیت عمل می‌کند.
برای آشنایی بیشتر در خصوص فرآیند ساخت “Power Paper” می‌توانید به Advanced Science مراجعه کنید.
طبق ادعای پژوهشگران، این ماده رکورد جدیدی را در رسانایی همزمان برای یون‌ها و الکترون‌ها از خود به جا گذاشته است و در آینده می‌تواند باعث ایجاد تحول شگرفی در تولید خازن‌هایی با ابعاد کوچک باشد. با انجام پژوهش‌های بیشتر در این زمینه، می‌توان از “Power Paper” در توسعه‌ی ابزارهایی با ظرفیت خازنی بسیار بالا نیز استفاده کرد.
برخلاف باتری‌ها و خازن‌های کنونی که در تولید آن‌ها از مقدار بسیار زیادی فلز و مواد شیمیایی سمی استفاده شده، “Power Paper” از مواد بسیار ساده‌ای ساخته شده است؛ در توسعه‌ی این ماده تنها از سلولز تجدیدپذیر و پلیمرهای در دسترس استفاده شده است.
طبق گفته‌ی پژوهشگران این ماده سبک است و در تولید آن از مواد شیمیایی خطرناک و فلزات سنگین استفاده نمی‌شود و ویژگی جالب دیگر آن ضدآب بودن است. تنها چالش موجود، توسعه‌ی فرآیندی صنعتی برای تولید آن در مقیاس وسیع است.
برای تولید برگه از این ماده نیز مانند خمیر کاغذسازی رایج، باید از آن آب‌گیری کرد. اگر تیم تحقیقاتی به راهکاری برای حل این مشکل نیز دست یابند، احتمالا در آینده نیز با کمک شرکای تجاری این تیم، شاهد استفاده‌ی گسترده از “Power Paper” در صنعت خواهیم بود.
نظرات