Что, если бы вы могли питать интеллектуальные термостаты, динамики и свет в своем доме от кухонной столешницы? Камни, такие как мрамор и гранит, являются натуральными, экологически чистыми материалами, которые уже используют многие люди, строящие или ремонтирующие дома. Теперь, сделав шаг к интеграции хранения энергии с этими материалами, исследователи изготовили микросуперконденсаторы на поверхности каменной плитки. Устройства, о которых сообщается в ACS Nano, долговечны и легко масштабируются для настраиваемых источников питания 3D.
Было бы удобно, если бы поверхности в комнатах могли заряжать устройства умного дома или другую мелкую электронику без подключения к электросети. И хотя камень является широко используемым материалом для полов, столешниц и декоративных фартуков, он не используется в устройствах накопления энергии , таких как батареи и конденсаторы.
Но камни , даже те, которые отполированы и кажутся гладкими, имеют микроскопические выпуклости и выемки, что затрудняет приклеивание к ним электрических компонентов. Исследователи недавно выяснили, как размещать микросуперконденсаторы, которые имеют высокую скорость зарядки и разрядки и отличное хранение энергии, на неровных поверхностях с помощью лазеров. Итак, Бончул Канг и его коллеги хотели адаптировать этот подход для создания микросуперконденсаторов на мраморе.
Исследователи нанесли раствор наночастиц оксида меди на мраморную плитку на две гребенчатые стороны с перемежающимися зубцами. Они направили лазер ближнего инфракрасного диапазона на наночастицы, создав электроды из чистой меди, которые были пористыми, обладали высокой проводимостью и прочно прикреплялись к поверхности камня.
Чтобы сформировать микросуперконденсатор, исследователи нанесли оксид железа на один из электродов, чтобы сформировать катод, и оксид марганца на другой, чтобы сформировать анод. Слой электролита, соединяющий электроды, был изготовлен из раствора перхлората лития и полимера. В тестах устройство сохраняло высокую емкость накопления энергии даже после 4000 циклов заряда-разряда. Когда несколько микроэнергетических устройств были объединены в массив три на три, накопилось достаточно энергии, чтобы зажечь светодиод.
Кроме того, каменные накопители энергии были исключительно стойкими к резким ударам и могли быть быстро переработаны. Исследователи говорят, что каменные микроэнергетические устройства могут обеспечить высокопроизводительную, настраиваемую и легкодоступную энергию из природных строительных материалов.
