Onderzoekers printen nanobuizen op papier

Onderzoekers van de Stanford-universiteit hebben een proces ontwikkeld waarmee papier van een laagje nanobuizen kan worden voorzien. De koolstofbuisjes worden geprint als inkt, waarna het papier als condensator of accu kan worden gebruikt.

Het concept om van papier een accu of condensator te maken door het materiaal met koolstof nanobuizen oftewel cnt's te bekleden, is al door verschillende onderzoeksgroepen tot prototype uitgewerkt. De Stanford-onderzoekers hebben nu een techniek ontwikkeld om de koolstofbuizen op papier te printen: de cnt's worden in inkt opgelost en op commercieel verkrijgbaar papier geprint. Het behandelde papier kan vervolgens eenvoudig worden ingezet in accu's of condensators.

De Stanford-methode behelst het oplossen van de koolstof nanobuizen in een goedkoop oplosmiddel. Nadat het mengsel op het papier, in dit geval A4-vellen van Xerox, is aangebracht, wordt het oplosmiddel door middel van capillaire werking weggevoerd. De cnt's vormen zo een eendimensionale laag op het papier die intact blijft wanneer het papier wordt opgerold of gewassen wordt. Desgewenst kan de cnt-inkt in patronen worden aangebracht: de onderzoekers gebruikten een highlighter-pen om letters aan te brengen.

De gecoate vellen papier kunnen onder meer dienstdoen als basismateriaal voor condensators: het papier presteerde beter dan vergelijkbare gecoate materialen als bijvoorbeeld plastic. De vellen gecoat papier hebben, wanneer alleen de cnt-massa wordt meegerekend, een elektrische capaciteit van 200F/g en een specifieke energie van 30 tot 47 wattuur per kilo. De weerstand van een vel papier bedroeg 1 ohm en de condensators konden 40.000 laadcycli doorstaan. Wanneer overigens het gewicht van het papier wordt meegerekend, dan heeft het geleidende papier een beduidend lagere specifieke energie, van 7,5 wattuur per kilo.

Het gecoate papier kan niet alleen in condensators toegepast worden: ook in lithium-ion-accu's kan het een toepassing vinden als vervanging voor metallische kathodes. Naast zijn goede prestaties en inzetbaarheid in condensators en accu's heeft het gecoate papier nog een belangrijk praktisch voordeel: het materiaal is goedkoop en eenvoudig te produceren.