나노기술 및 정책 정보

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미국 NASA의 Perseverance Rover는 최근 화성에 성공적으로 착륙하여 고대 생명체의 흔적을 찾고 표본을 수집하는 2개년 임무에 착수함. 화성은 극도로 춥기 때문에(야간 기온이 -112F 이하로 떨어질 수 있음) 로버의 배터리 시스템이 얼지 않도록 히터가 필요함.

연구진은 초저온 슈퍼 커패시터의 전극용 3D 프린팅 다공성 탄소 에어로젤을 사용하여 미래의 우주 및 극지 임무를 위한 난방 요구를 줄임. 즉, 화성 탐사선과 같은 기기 및 기계에 무게와 에너지 요구 사항을 추가하는 가열 장치 없이 매우 낮은 온도에서 작동할 수있는 에너지 저장 시스템을 개발하고자 함. 그래서 연구진은 셀룰로오스 나노 결정 기반 잉크를 사용하여 다공성 탄소 에어로젤을 3D 프린팅 한 다음 동결 건조하고 표면을 추가로 처리함. 개발된 재료는 격자형 구조의 500µm 기공에서 격자 막대 내의 나노미터 크기 기공에 이르기까지 여러 수준의 기공을 가짐.

이 멀티 스케일 다공성 네트워크는 -94F에서 전극을 통한 적절한 이온 확산 및 전하 전달을 보존하여 이전에 보고된 저온 슈퍼 커패시터보다 더 높은 에너지 저장 용량을 달성함.
연구진은 장치의 저온 성능을 추가로 특성 분석할 예정임.

본 연구 성과는 Nano Letters ("Printing Porous Carbon Aerogels for Low Temperature Supercapacitors")에 게재됨.