El papel
normal se puede convertir en un electrodo de batería
simplemente con mojarlo en tinta de nanotubos de
carbono. Los electrodos resultantes, que son fuertes,
flexibles y altamente conductivos, podían utilizarse
para crear dispositivos de almacenaje baratos que
proporcionasen electricidad a los aparatos
electrónicos portátiles.
Hoy día es posible imprimir circuitos de bajo peso y
pantallas para aparatos tales como los lectores
electrónicos, aunque las baterías convencionales aún
hacen que el peso de estos dispositivos sea alto.
Los
nanotubos de carbono son un material prometedor para
la impresión de baterías puesto que, además de su
fuerza, bajo peso y conductividad, pueden almacenar
una gran cantidad de energía—una cualidad que ayuda a
que los aparatos portátiles funcionen más tiempo entre
carga y carga.
Un grupo de investigadores de la Universidad de
Stanford, dirigidos por el profesor de ciencias de los
materiales Yi Cui, acaba de demostrar que un papel de
oficina ordinario absorbe nanotubos de carbono como si
fuera una esponja, y se puede convertir en un
electrodo para su uso en baterías y supercondensadores.
La ventaja del papel, afirma Cui, es que es barato e
interactúa fuertemente con los nanotubos sin la
necesidad de colocar aditivos en la tinta. “Nos
aprovechamos de la estructura porosa del papel,”
afirma Cui. “Los nanotubos de carbono son absorbidos
por el papel y se pegan muy fuertemente.”
Después de que el papel se moja en la tinta de
nanotubos y se seca al aire, se vuelve altamente
conductivo. El grupo de Stanford puso a prueba las
finas películas como electrodos en unos
supercondensadores y descubrieron que podían almacenar
más energía total, y operar a corrientes más altas que
los anteriores dispositivos de nanotubos impresos.
Joel Schindall, profesor de ingeniería eléctrica y
ciencias informáticas en MIT, afirma que los
supercondensadores de papel almacenan una cantidad de
carga sorprendentemente alta. El grupo de Stanford
también puso a prueba los electrodos de papel como
recolectores de corriente en baterías de litio-ion. Su
rendimiento fue igual al del metal que usan
actualmente los recolectores utilizados en este tipo
de baterías, a pesar de que los recolectores de metal
son mucho más pesados. Este trabajo está descrito esta
semana en Proceedings of the National Academy of
Sciences.
Otros grupos han trabajado en la utilización de papel
como sustrato para la elaboración de electrodos. Sin
embargo, los intentos anteriores por construir
dispositivos de nanotubos han sido mucho más
complicados, afirma Cui, y requirieron el cultivo de
nanotubos en el papel o el uso de nuevas formulaciones
de papel como punto de partida. El método de inmersión
es “simple y bueno,” afirma Nicholas Kotov, profesor
de ingeniería química en la Universidad de Michigan.
Cui señala que los electrodos de nanotubos y papel son
robustos. Aunque el papel sin tratar se disuelve en el
agua, el papel tratado con nanotubos no lo hace así, y
los nanotubos no se desprenden cuando se arruga o se
enrolla. “El supercondensador se ha puesto a prueba
durante más de 40.000 ciclos de carga durante seis
meses y sigue funcionando,” señala Cui.
Los investigadores de Stanford están trabajando en la
mejora del rendimiento de sus dispositivos y están
poniendo a prueba distintos métodos de impresión y
materiales. Hasta ahora Cui ha utilizado una tinta
hecha de una mezcla de semiconductores y nanotubos
metálicos. Las tintas puramente metálicas tienen más
probabilidades de funcionar mejor, aunque son más
caras. El grupo también está experimentando con
distintas formas de unir los nanotubos y el papel,
incluyendo el pintar las tintas con un bolígrafo o
brocha para poder crear patrones complejos
