Los últimos dispositivos portátiles, como el Galaxy Ring de Samsung y el Vision Pro de Apple, están llevando la atención sanitaria un paso más allá e incluso permiten que las personas trabajen virtualmente. Dadas las características de los dispositivos portátiles que requieren que sean pequeños y livianos, existe una limitación inevitable en la capacidad de la batería, lo que aún presenta una barrera técnica para incorporar una variedad de funciones. Para que los dispositivos portátiles puedan desarrollar plenamente su potencial, es necesario desarrollar un método de almacenamiento de energía más ligero y que permita "más con menos".
Un equipo de investigación conjunto dirigido por el Dr. Hyeonsu Jeong y Namdong Kim del Centro de Materiales Compuestos Funcionales, sucursal de Jeonbuk, y el Dr. Seungmin Kim del Centro de Materiales de Fusión de Carbono ha desarrollado un material de electrodo similar a una fibra que puede almacenar energía. La investigación se publica en la revista. Materiales energéticos avanzados.
Las fibras son fuertes, livianas y altamente flexibles, lo que permite una mayor libertad en los factores de forma de los dispositivos portátiles y la capacidad de fabricarlos en diversas formas y aplicaciones.
Las fibras de nanotubos de carbono son flexibles, livianas y poseen excelentes propiedades mecánicas y eléctricas, lo que las convierte en un material prometedor para dispositivos portátiles. Sin embargo, debido a su pequeña superficie específica y a la falta de actividad electroquímica, estudios anteriores los han utilizado principalmente como colectores de corriente y han recubierto su superficie con materiales activos.
Sin embargo, este enfoque no sólo es antieconómico debido al alto costo de materiales y procesos adicionales, sino que también tiene una alta probabilidad de separación del material activo de la fibra durante el uso a largo plazo o deformación física.
Para solucionar este problema, el equipo de investigación del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) desarrolló un material de electrodo fibroso con alta capacidad de almacenamiento de energía sin necesidad de materiales activos. El equipo desarrolló fibras de nanotubos de carbono con actividad electroquímica y excelentes propiedades físicas mediante el tratamiento con ácido y la modificación de nanotubos de carbono en forma de polvo, seguido de su hilado hasta convertirlos en fibras.
La fibra de nanotubos de carbono modificado tiene 33 veces más capacidad de almacenamiento de energía, 3.3 veces más resistencia mecánica y más de 1.3 veces más conductividad eléctrica que las fibras de nanotubos de carbono ordinarias. Además, dado que el material del electrodo de almacenamiento de energía se desarrolló utilizando únicamente fibras de nanotubos de carbono puro, se puede producir en masa utilizando tecnología de hilado húmedo.
Cuando se probaron con supercondensadores en forma de fibra, conservaron casi el 100 % de su rendimiento cuando estaban anudados y el 95 % de su rendimiento después de 5,000 pruebas de flexión. También funcionaron bien cuando se tejieron en las correas de los relojes digitales utilizando una combinación de fibras normales y de nanotubos de carbono, después de doblarlos, doblarlos y lavarlos.
El Dr. Kim Seung-min de KIST dijo: "Hemos confirmado que los nanotubos de carbono, que recientemente han comenzado a atraer la atención nuevamente como material conductor para baterías secundarias, se pueden usar en una gama mucho más amplia de campos".
"La fibra de nanotubos de carbono es un campo competitivo porque tenemos la tecnología original y no hay mucha brecha tecnológica con los países avanzados", dijo el Dr. Hyeon Su Jeong, coinvestigador, y agregó: "Continuaremos nuestra investigación para aplicar Úselo como material central para el almacenamiento de energía atípico”.
Otro coinvestigador, el Dr. Nam-dong Kim, dijo: “Actualmente estamos realizando investigaciones para aplicar esta tecnología a baterías de tipo fibra con mayor densidad de energía, yendo más allá de los supercondensadores. .”