Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 47 reacties

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.

Papier gecoat met koolstof-nanobuizen

Gerelateerde content

Alle gerelateerde content (26)
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (47)

Bijzonder leuk spul die nanobuisjes. Nu is 40.000 laadcycli wel aardig wat maar als dit verder gerek kon worden naar bijvoorbeeld 100.000 dan is dit spul ook bijzonder goed toe te passen in auto accu's.
als je uit gaat van 1 keer laden per dag, kan je auto-accu ruim 100 jaar mee. Lijkt me voldoende voor een auto...
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.
Dus voor een vermogen in de orde van 100 kW (redelijk normale auto) heb je dus in de orde van 105kg van dit spul nodig, lijkt me niet dat dus voor autos kan worden gebruikt.

Heel optimitisch kun je dan zeggen: ik kan van het papier af en neem de 47 wattuur per kilo en rijd heel zuinig (rond de 25 KW) en ik rijd max een half uur. Dan kan je af met 25000/47/2 = 266kg. Wat ook nog een behoorlijk gewicht is en dus hou je weinig vermogen over. Het lijkt me dus zonder een paar flinke stappen moeilijk haalbaar.

Misschien dat je het wel kan gebruiken voor het opslaan van rem energie, maar dat hangt natuurlijk ook weer af van het feit hoe snel je ze kan laden/ontladen (echter zit dat denk ik wel snor, ze worden immers als condensatoren gebruikt).

@edit:
Aaaah ik snapt hem, ik dacht dus aan auto's die volledig op accu's rijden zeg maar een soort priussen/civic hybrids. En niet aan de accu van een auto zelf, want ja dat zal wel kunnen ja lijkt mij. Dank ath92 zat op de verkeerde golflengte

[Reactie gewijzigd door Zartok op 8 december 2009 17:27]

100kW? Wat zou die energie moeten verbruiken dan? De dashboardlampjes? Auto-accu's zitten niet alleen in elektrische aangedreven auto's ;)

[Reactie gewijzigd door ath92 op 8 december 2009 17:17]

zie al een toekomstbeeld : de nieuwe hybride auto .. geen bak met accu's maar meer papier in de kofferbak dan het lokale gemeente-archief
Maarja des te vaker deze kan laden, hoe minder capaciteit's verlies. En daar komt nog bij dat een auto accu continu laad en ontlaad.

[Reactie gewijzigd door Fjerpje op 8 december 2009 19:07]

volgens mij geven auto accus per kilo toch meer vermogen en dat is waar het bij een auto juist om gaat, een accu met veel vermogen die licht van gewicht is. Immers hoe zwaarder de accu's hoe hoger het verbruik.

Lijkt me dat dit dan niet echt een alternatief is voor een autoaccu.
moet je dus dit zien als een soort van accu-aangedreven kranten? (zie minority report)
Papier is plat maar daar gaat het niet om. Een (elektrolitische) kondensator is niets anders dan een opgerold vel papier met aluminium folie erop. Door deze nanobuizen te gebruiken kan de boel veel compacter worden gemaakt en hopen ze de capaciteit zodanig te vergroten dat het condensator princiepe als accu gebruikt kan worden. Straks wordt de boel dus opgerold en zal het er hetzelfde uitzien als een normale batterij.

[Reactie gewijzigd door TheBorg op 8 december 2009 21:27]

het kan aan mij liggen maar het ging meer om een goedkopere produktiemethode van een al bestaande techniek. dat het iets meer capaciteit heeft als zodanig zegt niets over het feit dat het al dan niet als accu gebruikt kan worden. doch het materiaal beschikt over een opslagcapaciteit die als tijdelijke accu kan fungeren en niet als normale batterij. het materiaal ontlaad te snel hiervoor.

[Reactie gewijzigd door JoJo_nl op 8 december 2009 21:46]

Eerder omgekeerd, kranten die als accu dienen (heel simpel weergegeven dan wel), het is niet dat je je krant even in je auto kunt stoppen en vertrekken ;)
De cnt's vormen zo een eendimensionale laag op het papier die intact blijft wanneer het papier wordt opgerold of gewassen wordt.
Sorry hoor, maar wat wordt er bedoeld met een eendimensionele laag? Voor zover ik weet is eendimensionaal namelijk "een voorstelling met maar ťťn dimensie: er bestaat dus alleen maar een lengte, breedte of hoogte. Een lijn wordt als een eendimensionaal object gezien." (bron)

Als iemand dit voor mij kan verduidelijken, graag. Als het een typfout ofzoiets is, dan wist ik dat niet. Heb verder niet veel ervaring in het printen van nanobuizen op papier namelijk :9

[Reactie gewijzigd door Nicked op 8 december 2009 17:10]

Het gaat dan ook om een twee dimensionale laag. De auteurs spreken ook over sheet resistance in het bron artikel, een grootheid die ook voor dunne lagen (2d) is gedefinieerd.
Inderdaad vreemd

Ik denk dat ze gewoon bedoelen dat die nanobuisjes zo dun zijn dat ze eigenlijk alleen maar een lengte hebben waarbij de breedte en hoogte verwaarloosbaar zijn?
De buisjes zelf worden als 1 dimensionaal beschouwd, maar de laag als zodanig 2d.
Hahah binnenkort zijn die harry-potter style kranten gewoon werkelijkheid!
Dan kan er beter geconcureerd worden tegen Google met het nieuws :P zal wel erg flex zijn! niet alleen kranten maar ook schilderijen natuurlijk he!
Is zo'n gecoat papier nog wel flexibel ? En hoe moet men met zoiets omgaan ? Geen kans op beschadiging van de coating ?
De cnt's vormen zo een eendimensionale laag op het papier die intact blijft wanneer het papier wordt opgerold of gewassen wordt.
Blijkbaar is het nog flexibel

Begrijp overigens niet waarom je papier zou willen wassen. Heb nog nooit de neiging gehad een pak geprint papier in de wasmachine te stoppen...

edit:
Laatste stuk tekst toegevoegd.

[Reactie gewijzigd door DeMetaal op 8 december 2009 16:51]

Misschien wel om er mee buiten te lopen, of een keer te vergeten uit je broekzak te halen.
Zolang de coating heel dun is, dan zal het wel flexibel zijn. Als je een laagje metaal van 1 micrometer maakt, dan is dat ook gewoon flexibel.
Totdat je op een dag per ongeluk je krant aan laat staan. Dan moet je krant weer aan de lading voor je hem uit hebt :P
Nee hoor, je kan die inkt toch ook in leesbare patronen printen? :+

Ik denk dat dit trouwens ook wel veel gaat inhouden voor rapid prototyping (PCB's printen met je inkjetprinter!) of frontplaat-productie, wat hiermee een stuk goedkoper wordt.

Frontplaten worden nu al op folie gedrukt, maar de inkt is op zilverbasis wat het behoorlijk duur maakt. Een geleidende inkt op koolstofbasis zou zelfs hobbyisten prima in staat stellen om dit soort frontplaten, en misschien zelfs resistieve/capacitieve touchscreens, zelf te ontwerpen en te produceren.
Elke dag iets nieuws? :)

Verder leuke ontwikkelingen. We komen er wel :+
Leuk dat koolstofbuisjes zo op papier geprint kan worden, maar is dat niet onveilig?
Als ze loslaten van het papier wil ik dit spul niet in mijn longen krijgen.

Zullen koolstofbuisjes niet de asbest van de toekomst worden?
Ik neem aan dat voor toepassingen de cnt's niet gewoon aan de vrije lucht gaan blijven zitten, daar heb je niet echt iets aan. Zolang ze volledig ingekapseld liggen, is er net als bij asbest niet echt een gevaar.

Momenteel lopen er inderdaad een aantal toxicologische onderzoeken naar cnt's. Men vrees inderdaad dat ze door hun specifieke vorm, net als asbestvezels, verantwoordelijk kunnen zijn voor ziektes zoals fibrosis en mesothelioom (longvlieskanker). De eerste resultaten van deze studies waren niet echt geruststellend, en de onderzoekers formuleerden dan ook het advies om eerst de toxicologische effecten beter te bestuderen, alvorens volledig op cnt's in te zetten. Men vermoedt dat vooral de chronische bloodstelling aan dit soort nanobuisjes, een negatieve impact op de gezondheid kan hebben.

[Reactie gewijzigd door SteroiD op 8 december 2009 21:16]

Momenteel lopen er inderdaad een aantal toxicologische onderzoeken naar cnt's. Men vrees inderdaad dat ze door hun specifieke vorm, net als asbestvezels, verantwoordelijk kunnen zijn voor ziektes zoals fibrosis en mesothelioom (longvlieskanker). De eerste resultaten van deze studies waren niet echt geruststellend, en de onderzoekers formuleerden dan ook het advies om eerst de toxicologische effecten beter te bestuderen, alvorens volledig op cnt's in te zetten. Men vermoedt dat vooral de chronische bloodstelling aan dit soort nanobuisjes, een negatieve impact op de gezondheid kan hebben.
Sorry, maar ik heb eerder het idee dat (passief) roken, fijnstof van dieselwagens en ongezond eten een veel grotere impact op iemands gezondheid hebben dan een mogelijke blootstelling aan CNT's. Maar ja, die labs moeten het natuurlijk onderzoeken voordat zo'n fabrikant weer een lawsuit van 1 miljard aan zijn broek krijgt, only in America...
Zeg dat eens tegen mijn grootvader, hij heeft geen enkele (oud)collega meer over dankzij de asbest. Ook zelf heeft hij asbestose, het is alleen maar goed dat ze hier voortijdig naar kijken en niet wanneer het kalf al verdronken is.
Heel erg VET!

Ik moest meteen aan de volgende dingen denken ;-) :
- Als het velletje papier op is moet je hem dan bij het oud papier gooien of bij je batterijen.
- En al die mensen maar bang dat alles gedigitaalseerd gaat worden met E-readers etc etc... Papier is gewoon de nieuwe E-reader ;-)

Maar even voor de duidelijkheid... is dit nu enkelzijdig of dubbelzijdig geprint? als het enkelzijdig zou zijn.. zouden ze dan nog meer redement kunnen halen, of wordt het papier dan overdreven zwaar/dik (ook al staat er dat het een 2d is)
Zou dit ook nog bijvoorbeeld 3D kunnen dmv meerdere layers?
Ik vermoed dat de dubbelzijdige de halve capaciteit en dubbele bedrijfsspanning heeft van de enkelzijdige. Het aantal layers zou ook de helft zo klein zijn wat een gelijke energiedichtheid ten gevolg heeft.
Dubbelzijdig bedrukt maakt het daarentegen wel veel makkelijker om de spanning te vergroten, gewoon stapelen tot een groot pakket. Dikker papier geeft je dan weer een grotere capaciteit.
Extra dunne epapers met deze vorm van accu's? Geloof dat de accus tegewoordig een reden is waarom gadgets nog zo dik en zwaar zijn, of heb ik het mis?
Dat doet me weer denken aan de Flexi's uit Andromeda. Ik denk dat het niet lang zal duren voordat die (al dan niet in labs) realiteit in plaats van rekwisiet gaan worden. :)
Kijk, dat is nou technieken uit het lab eenvoudig naar industrieschaal werken. Laat dat nou meestal net het probleem van nieuwe technieken zijn. Thumbs up jongens (en dames)!
hmmm, straks heb ik een velletje papier als telefoon :D
Dat is wel erg neat, De nokia morph concept kom steeds dichterbij.
alleen uitkijken dat je straks je batterij niet scheurt .. :D
En uitkijken dat je jezelf niet snijd aan die vervelende randen
Dus over een paar jaar hebben we een paar dozen papier standaard in de auto staan? Wat moet ik me hier nou weer bij voorstellen?

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True