Коллективом исследователей под руководством преподавателя кафедры химического материаловедения ФЕН НГУ Николая Фавствоича Уварова разработаны новые квазитвердые полимерные электролиты на основе полиуретана. Эти материалы демонстрируют уникальное сочетание высокой ионной проводимости, эластичности и способности к восстановлению свойств после полного высыхания, что открывает новые перспективы для создания безопасных и долговечных гибких источников тока.
В ходе исследования было установлено, что полиуретановая матрица способна эффективно удерживать раствор проводящей соли, сохраняя при этом механическую эластичность и форму, что критически важно для работы в составе носимых устройств и медицинских сенсоров. Ключевым достижением стало подтверждение стабильности разработанной системы: в модельной электрохимической ячейке в течение 1000 циклов заряда-разряда сохранялось до 80% исходной удельной емкости.
Особый интерес для материаловедов представляет обнаруженный эффект «заживления» структуры: после потери растворителя и высыхания пленка не разрушается, а при повторном контакте с электролитом восстанавливает свои проводящие свойства. Это свойство открывает возможности для создания ремонтопригодных устройств хранения энергии с повышенным ресурсом работы.
В ходе исследования было установлено, что полиуретановая матрица способна эффективно удерживать раствор проводящей соли, сохраняя при этом механическую эластичность и форму, что критически важно для работы в составе носимых устройств и медицинских сенсоров. Ключевым достижением стало подтверждение стабильности разработанной системы: в модельной электрохимической ячейке в течение 1000 циклов заряда-разряда сохранялось до 80% исходной удельной емкости.
Особый интерес для материаловедов представляет обнаруженный эффект «заживления» структуры: после потери растворителя и высыхания пленка не разрушается, а при повторном контакте с электролитом восстанавливает свои проводящие свойства. Это свойство открывает возможности для создания ремонтопригодных устройств хранения энергии с повышенным ресурсом работы.
Ольга Андреевна Подгорнова, соавтор статьи и исполнитель научного проекта:
«Выбор полиуретана оказался удачным благодаря широкому диапазону его свойств — от гибкости до устойчивости к растворителям. Однако ключевая задача заключалась в тонкой балансировке: увеличение содержания соли для проводимости не должно приводить к потере эластичности, а состав должен оставаться технологичным для потенциального производства. Наша работа показала, что эти системы не просто работают в лаборатории, но и демонстрируют устойчивость к механическим нагрузкам, что приближает нас к созданию полноценных прототипов гибких суперконденсаторов».
В настоящее время исследования выходят на этап испытаний прототипов в условиях, приближенных к реальной эксплуатации (изгибы, растяжение), что подтверждает прикладную значимость разработки для нового поколения гибких и безопасных источников питания.
Результаты работы опубликованы в научном журнале первого квартиля, специализирующемся на вопросах химии материалов и хранения энергии.
Результаты работы опубликованы в научном журнале первого квартиля, специализирующемся на вопросах химии материалов и хранения энергии.
Подробный материал о работе доступен на сайте «Наука в Сибири».
Работа выполнена в проекта Минобрнауки № 121032500065-5.