Vallende blaadjes leveren nieuwe elektronica

Langs veel wegen in centraal en west China staan Keizersbomen (Paulownia), een snelgroeiende boom die wel 25 meter hoog kan worden. In de herfst laat hij grote hoeveelheden bladeren vallen met een diameter van soms wel 40 cm. Om het verkeer niet te belemmeren worden die nu opgeveegd en verbrand. Dat zorgt voor veel extra roet en een bijdrage aan het enorme smogprobleem in het land.

Wetenschappers, op zoek naar een oplossing voor dit probleem, stuitten op een verrassende nieuwe toepassing voor dit afval.

De bladeren kunnen met een bewerking worden omgezet in een poreuze koolstofmateriaal met uitstekende eigenschappen om als basis te dienen voor hoogwaardige elektronische componenten.

De onderzoekers van de Qilu University of Technology in Jinan - zo'n 450 km ten zuiden van de hoofdstad Beijing - ontwikkelden het procedé. Ze dragen de bladeren en vermalen ze tot poeder. Vervolgens verhitten ze het materiaal gedurende 12 uur tot 220 graden. Daardoor ontstaat een zwart poeder dat volledig bestaat uit microkoolstofbolletjes. Die krijgen een behandeling met kaliumhydroxide en worden daarna stapsgewijs opgewarmd van 450 tot 800 graden Celcius.

Beter dan grafeen

Deze etsende behandeling maakt de bolletjes heel poreus wat ze hun bijzondere elektrische eigenschappen geeft. Met een aantal elektrochemische tests toonden de wetenschappers aan dat het materiaal als supercondensator werkt met een capaciteit van 367 Farad per gram. Die waarde is drie keer zo hoog als die van een supercondensator gebaseerd op grafeen. De extreem poreuze stuctuur van de koolstofbolletjes is verantwoordelijk voor deze eigenschap. Het grote oppervlak zorgt voor een optimale interactie met de elektroliet in een condensatortoepassing. Het team van hoofdonderzoeker Hongfang Ma heeft de resultaten gepubliceerd in het Journal of Renewable and Sustainable Energy