Varsinainen tehopaperi

Linköpingin yliopiston orgaanisen elektroniikan laboratorion johdolla on kehitetty paperia, jolla on erinomainen kyky varastoida energiaa. Materiaali koostuu nanoselluloosasta ja johtavasta polymeeristä.

"Ohutkalvoja jotka toimivat kondensaattoreina on ollut olemassa jo jonkin aikaa. Mitä me olemme tehneet, on tuottaa materiaali kolmiulotteisesti. Voimme tuottaa paksuja levyjä", toteaa orgaanisen elektroniikan professori Xavier Crispin yliopistonsa tiedotteessa.

Materiaalin rakenteellinen perusta on nanoselluloosan kuidut, vesi ja sähköisesti varautunut polymeeri (PEDOT: PSS). Polymeeri muodostaa ohuen kerroksen kuitujen ympärille ja päällystettyjen kuitujen välinen neste toimii elektrolyyttinä.

Tämä kansainvälisen tutkijaryhmän aikaansaannos on rikkonut peräti neljä maailmanennätystä. Se on tuottanut korkeinta varausta (1C) ja kapasitanssia (2F) orgaanisessa elektroniikassa sekä korkeimman orgaanisessa johteessa mitatun virran (1A). Sillä on tuotettu myös korkein transkonduktanssi sähkökemiallisessa transistorissa (1S).

Ehkä tärkein ennätys on kuitenkin kyky kuljettaa samanaikaisesti ioneja ja elektroneja, mikä selittää tämän voimapaperin poikkeuksellisen kyvyn energian varastointiin. Lisäksi se mahdollistaa orgaanisen- ja paperielektroniikan ylittää ohutkalvojen rajat ja siirtyä kolmanteen ulottuvuuteen.

Sellaista markkinoilla on kaivattukin, koska (mixed ionic-electronic conductor) MIEC mahdollistaisi massamaisten superkondensaattorien käyttöönoton ja se voidaan edelleen funktionalisoida katalyyteiksi polttokennoille tai redox-lajeiksi akuille.

Lisäksi tämä kehitystyö voi auttaa orgaanista elektroniikkaa siirtymään tehoelektroniikan sekä vähäkohinaisten bioelektronisten anturien aloille. Elektronien ja ionien johtavuutta optimoimalla paperi saadaan toimimaan kuin elektrodi tai puolijohde.

Toisin kuin nykyisin markkinoilla olevat akut ja kondensaattorit, tehopaperi valmistetaan yksinkertaisista materiaaleista - uusiutuvasta selluloosasta ja helposti saatavasta polymeeristä. Se on kevyt ja vedenpitävä, eikä vaadi vaarallisia kemikaaleja tai raskasmetalleja.