Karbon Nanotube Menyimpan Tiga Kali Lipat Energi Baterai Lithium
Penelitian baru menunjukkan bahwa tabung nano karbon yang dipelintir dapat menyimpan energi dengan kepadatan tinggi untuk menggerakkan sensor atau teknologi lainnya.
Para peneliti telah menemukan bahwa tabung nano karbon yang dipelintir dapat menyimpan tiga kali lipat energi baterai lithium-ion per satuan massa, menjadikannya ideal untuk aplikasi penyimpanan energi yang ringan dan aman seperti implan medis.
Penelitian Penyimpanan Energi yang Terobosan
Sebuah tim ilmuwan global, termasuk dua peneliti dari Center for Advanced Sensor Technology (CAST) di Universitas Maryland Baltimore County (UMBC), telah menunjukkan bahwa tabung nano karbon yang dipelintir dapat menyimpan energi tiga kali lebih banyak per satuan massa dibandingkan lithium-ion canggih. baterai. Terobosan ini memposisikan tabung nano karbon sebagai solusi menjanjikan untuk penyimpanan energi pada perangkat yang ringan, kompak, dan aman seperti implan dan sensor medis. Temuan ini baru-baru ini dipublikasikan di Nanoteknologi Alam.
Penelitian ini merupakan upaya kolaboratif antara empat institusi, yang dipimpin oleh Shigenori Utsumi dari Suwa University of Science di Chino, Jepang, Katsumi Kaneko dari Shinshu University di Nagano, Jepang, dan Sanjeev Kumar Ujjain dari CAST. Kumar Ujjain memulai proyek ini di Universitas Shinshu dan melanjutkan pekerjaannya setelah bergabung dengan UMBC pada tahun 2022. Preety Ahuja, juga dari CAST, memainkan peran kunci dalam fase karakterisasi materi penelitian.
Sifat Inovatif Karbon Nanotube
Para peneliti mempelajari tabung nano karbon berdinding tunggal, yang seperti sedotan yang hanya terbuat dari lembaran karbon murni 1 atom tebal. Tabung nano karbon ringan, relatif mudah dibuat, dan sekitar 100 kali lebih kuat dari baja. Sifatnya yang luar biasa telah mengarahkan para ilmuwan untuk mengeksplorasi potensi penggunaannya dalam berbagai teknologi yang terdengar futuristik, termasuk elevator ruang angkasa.
Untuk menyelidiki potensi karbon nanotube dalam menyimpan energi, para peneliti UMBC dan rekan mereka memproduksi “tali” karbon nanotube dari kumpulan nanotube yang tersedia secara komersial. Setelah menarik dan memelintir tabung menjadi satu benang, para peneliti kemudian melapisinya dengan zat berbeda yang dimaksudkan untuk meningkatkan kekuatan dan fleksibilitas tali.
Kemampuan Penyimpanan Energi yang Mengesankan
Tim menguji berapa banyak energi yang dapat disimpan tali dengan memelintirnya dan mengukur energi yang dilepaskan saat tali terlepas. Mereka menemukan bahwa tali dengan kinerja terbaik dapat menyimpan energi 15.000 kali lebih banyak per satuan massa dibandingkan pegas baja, dan sekitar tiga kali lebih banyak energi dibandingkan baterai lithium-ion. Energi yang tersimpan tetap konsisten dan dapat diakses pada suhu berkisar antara -76 hingga +212 °F (-60 hingga +100 °C). Bahan pada tali carbon nanotube juga lebih aman bagi tubuh manusia dibandingkan bahan yang digunakan pada baterai.
“Manusia telah lama menyimpan energi dalam pegas koil mekanis untuk menggerakkan perangkat seperti jam tangan dan mainan,” kata Kumar Ujjain. “Penelitian ini menunjukkan tabung nano karbon yang dipelintir memiliki potensi besar untuk penyimpanan energi mekanik, dan kami sangat bersemangat untuk berbagi berita ini dengan dunia.” Dia mengatakan tim CAST sudah berupaya untuk memasukkan tabung nano karbon bengkok sebagai sumber energi untuk prototipe sensor yang mereka kembangkan.
Referensi: “Kapasitas penyimpanan energi nanomekanis raksasa dalam tali tabung nano karbon berdinding tunggal yang dipilin” oleh Shigenori Utsumi, Sanjeev Kumar Ujjain, Satoshi Takahashi, Ryo Shimodomae, Tae Yamaura, Ryosuke Okuda, Ryuichiro Kobayashi, Oga Takahashi, Satoshi Miyazono, Naoki Kato, Keiichi Aburamoto, Yuta Hosoi, Preety Ahuja, Ayumi Furuse, Yuma Kawamata, Hayato Otsuka, Kazunori Fujisawa, Takuya Hayashi, David Tománek dan Katsumi Kaneko, 16 April 2024, Nanoteknologi Alam.
DOI: 10.1038/s41565-024-01645-x
