Projekti / Programi
Izdelava visoko kapacitivne elektropredene vlaknovine za fleksibilen superkondenzator
Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
2.14.00 |
Tehnika |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
|
Koda |
Veda |
Področje |
2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Fleksibilni simetrični superkondenzator, Ti3C2Tx MXen nanoplasti, elektropredena vlaknovina, karakterizacija, elektrokemično shranjevanje energije
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
12. oktober 2025;
Podatki za izračun ocene A3 se nanašajo na obdobje
2020-2024
Podatki za razpise ARIS (
04.04.2019 - Programski razpis,
arhiv
)
Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
WoS |
282
|
5.545
|
4.667
|
16,55
|
Scopus |
298
|
6.149
|
5.164
|
17,33
|
Organizacije (2)
, Raziskovalci (10)
0795 Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo
0796 Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko
št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
1. |
27558 |
dr. Silvo Hribernik |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
Raziskovalec |
2023 - 2025 |
312 |
Povzetek
Ker tehnologija postaja vse bolj mobilna, je naslednji korak integracija naprav in naprednih funkcionalnosti v nosljive tekstilije, ki imajo lahko široko področje delovanja, npr. komunikacija med napravami, kibernetično-fizikalni sistemi, navidezna/razširjena resničnost, itd. v kombinaciji z rešitvami kot so internet stvari (Internet of Things - IoT), analiza podatkov (big data) ali umetna inteligenca (AI). V zadnjem času se je pojavil velik raziskovalni interes za fleksibilne superkondenzatorje (SK), kot obetavne naprave za shranjevanje energije ter napajanje nosljive in prenosne elektronike, ki jih je mogoče varno in hitro polniti/prazniti, imajo visoko gostoto moči, dolgo življenjsko dobo, nizke stroške vzdrževanja in so prijazni do okolja. Poleg tega je obnovljiva in trajnostna energija pritegnila veliko pozornost, zaradi vedno bolj onesnaženega okolja in izčrpavanja tradicionalnih fosilnih goriv ter svetovne energetske krize. Kljub številnim raziskavam na tem področju je še vedno velik tehnološki izziv razviti mehansko fleksibilno elektrodo z vrhunsko elektrokemijsko zmogljivostjo.
Glavni cilj predstavljenega projekta je izdelava visoko prevodne in visoko kapacitivne elektropredene vlaknovine kot fleksibilne elektrode za superkondenzator, ki temelji na vgradnji 2D MXen/ogljikovih nanocevkah, dopiranih z dušikom (N-CNT) v celulozni acetat (CA) med elektropredenjem.
Materiali iz nove družine dvodimenzionalnih (2D) materialov, prehodnih kovinskih karbidov in nitridov imenovani MXenes (oz. poslovenjeno MXeni) so se izkazali kot obetavni materiali za shranjevanje elektrokemične energije, zaradi svoje velike prevodnosti (do 20.000 S/cm). Poleg tega imajo MXeni večjo trdnost in togost v primerjavi z drugimi 2D materiali, ki se procesirajo v raztopini, dobro hidrofilnost, visoko toplotno prevodnost in učinkovito fototermično pretvorbo, odlično interkalacijo ionov, možnost sinteze večjih količin (kilogramske serije), zadostno okoljsko stabilnost za različne aplikacije, biokompatibilnost in možnost procesiranja v raztopini brez dodanih površinsko aktivnih snovi.
Učinkovita izdelava fleksibilnih tekstilnih SK elektrod bo odvisna predvsem od priprave Ti3C2Tx MXen nanoslojev s primerno strukturo, velikostjo slojev in lastnostmi z uporabo ˝zelene˝ sinteze. V nadaljevanju bomo pripravili stabilno disperzijo iz ogljikovih nanocevk, dopiranih z dušikom (N-CNT) za vgradnjo med nanoplasti MXena, kar bo povečalo stabilnost in kapacitivnost Mxenov. Tako pripravljeni MXeni bodo vključeni v optimizirano raztopino celuloznega acetata (CA) za elektropredenje, pri čemer bomo uporabili laboratorijski eno/dvoigelni sistem. Postopek elektropredenja bomo nadgradili na polindustrijski brezigelni elektropredilni napravi, s čimer bomo povečali stopnjo proizvodnje. Različno pripravljena MXene/N-CNT/CA nanovlakna bomo okarakterizirali, to je preučili morfologijo površine, kemijsko sestavo ter ovrednotili fizikalno-mehanske in optične lastnosti, električno prevodnost, itd. Na površino elektropredene MXene/N-CNT/CA vlaknovine bomo nanesli tanko plast izbranega hidrofobnega zaključnega sloja, kar bo podaljšalo njeno življenjsko dobo, tj. zaščitilo Mxene pred oksidacijo/razgradnjo zaradi vode, znoja, temperature in mehanskih sil. Iz pripravljenih vlaknovin bomo sestavili fleksibilen simetrični SK, ki ga bomo tudi ustrezno validirali.
V predstavljenem projektu bosta sodelovali dve različni raziskovalni skupini, od katerih je vsaka že dokazala svoje široko strokovno znanje na svojem področju, kar bo omogočilo razvoj visokoprevodnih in visoko zmogljivih elektropredenih vlaken za fleksibilne SK z upoštevanjem ekološko prijaznega pristopa. Poleg tega bodo ovrednotene nekatere dodatne funkcionalnosti, npr. vodoodbojnost in zaviranje gorenja, kar bo razširilo področje uporabe na novo razvitih elektropredenih vlaknovin.