MIT usa nanofio de nióbio para produzir supercapacitores

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da Universidade da Columbia Britânica, no Canadá, descobriram que nanofios de nióbio , elemento químico usado como liga na produção de aços especiais, podem ser usados para criar supercapacitores muito eficientes. A tecnologia inovadora poderia ser a solução para as minúsculas baterias utilizadas em dispositivos vestíveis, como smartwatches e aparelhos que monitoram a saúde e o desempenho de atividades físicas.

Supercapacitores são condensadores capazes armazenar e liberar correntes elétricas curtas porém muito intensas, como microexplosões, importantes na transmissão de dados de aparelhos portáteis, e por isso muito usados em computadores e smartphones. Agora, pela primeira vez, os pesquisadores usaram o nióbio para construir as fibras de tais fontes de energia.

Metal supercondutor e altamente resistente à corrosão, o elemento oferece várias vantagens. Segundo os cientistas, os novos supercapacitores podem armazenar, em um mesmo volume, até cinco vezes mais energia do que os constituídos à base de carbono, como nanotubos de carbono e grafeno, materiais que outros pesquisadores já haviam empregado com o mesmo propósito. Além de mais eficiente, possui baixo custo de fabricação.

O nióbio também tem altíssimo ponto de fusão – algo próximo de 2 500° C – e poderia ser submetido a temperaturas extremas. Outra propriedade interessante é sua flexibilidade. Cada nanofio de nióbio tem apenas 140 nanômetros de diâmetro, cerca de um milésimo da largura de um cabelo humano. Poderiam ser utilizados, por exemplo, na fabricação de tecidos inteligentes.

A tecnologia seria especialmente significante para dispositivos pequenos, já que os nanofios ocupam pouco volume, ao mesmo tempo em que liberam correntes elétricas de alta potência. Outros armazenadores de energia, como baterias e células de combustível, não se mostram muito eficientes quando reduzidas a microespaços. Além dos chamados “wearable gadgets” (acessórios que podem ser incorporados ao corpo ou “vestidos”), os supercapacitores à base de nióbio poderiam ser úteis para microrobôs autônomos e drones, que também demandam alta potência.

O ideal para tais aparelhos, na verdade, seria ter uma alta densidade de potência (grande potência armazenada em pouco espaço) combinada a uma alta densidade energética (alta quantidade de energia em pouco espaço). Esse, inclusive, é um dos maiores desafios para os fabricantes de wearables.

Segundo os cientistas do MIT, uma alternativa seria combinar uma bateria e um capacitor, a primeira para funções de baixa potência durante um período mais longo e o segundo fornecendo estouros curtos de alta potência. Além de aumentar a possibilidade de novos dispositivos, tal combinação poderia reduzir significativamente o tamanho dos acessórios.

Por enquanto, o material está sendo produzido apenas em laboratório. O próximo passo, já em andamento, é criar uma versão mais prática e mais fácil de ser produzida. A pesquisa foi publicada no jornal ACS Applied Materials and Interfaces.

Fonte: MIT