Päällepuettavat laitteet ovat ongelmallisia virrankäyttönsä takia. Yleensä ne eivät tarvitse virtaa kovin pitkiksi ajoiksi. Sen sijaan ne tarvitsevat usein voimakkaita virtapiikkejä esimerkiksi mittauksia tehdessään ja erityisesti dataa lähettäessään.
MIT:n yliopiston tutkijat ovat yhdessä kanadalaisen British Columbian yliopiston kollegoiden kanssa kehittäneet tekniikan, jossa niobium-pohjaiset nanojohdot ja niihin perustuvat superkondensaattorit olisivat juuri oikea ratkaisu pulmaan.
Niobiumista valmistetut nanojohdot toimivat superkondensaattorin elektrodeina. Käytännössä ne ovat sähköä johtavia kuitulankoja, joiden välissä on eriste. Niobium on hiilinanoputkia ja grafeenia parempi materiaali, koska nämä johtavat selvästi huonommin sähköä.
Mikäli vaikkapa fitnessrannekkeen pitäisi lähettää dataa wifin yli pidemmän etäisyyden yli, ei tyypillisestä nappiparistosta saada irti riittävästi lähetystehoa kerralla. Hyvä vaihtoehto on käyttää pariston ja kondensaattorin yhdistelmää: paristo takaa pitkäaikaisen toiminnan, kondensaattorista otetaan virtapiikki silloin, kun sellaista tarvitaan.
Tutkijoiden kehittämän nanojohtoon perustuva superkondensaattorin suorituskyky ylittää nykyisten paristojen tehon ja silti se vie hyvin vähän tilaa. Kuluttajien kannalta esimerkiksi Applen älykellon akun koon kutistaminen kolmanneksella olisi hyvin merkittävä innovaatio, tutkijat muistuttavat.
Tutkijoiden mukaan energian tallennuslaitteessa olisi ideaalisesti korkea tehotiheys ja korkea energiatiheys. Tällaista ratkaisua ei kuitenkaan ole vielä kehitetty. Niobium-kondensaattorissa tehotiheys on varsin suuri, energiatiheys on keskitasoinen ja kustannus hyvin alhainen. Tämä yhdistelmä sopii hyvin moniin sovelluksiin mainiosti.
Hiilinanoputkiin perustuviin superkondensaattoreihin verrattuna niobiumilla on monia etuja. Niobium-nanojohdot ovat vahvempia ja ne johtavat sähköä sata kertaa paremmin. Niihin voi myös varastoida viisi kertaa yhtä paljon energiaa samassa koossa.
Niobiumin sulamispiste on hyvin korkea – lähes 2500 astetta – joten siihen pohjaavat nanojohtolaitteet sopivat käytettäviksi hyvin korkeissa lämpötiloissa. Lisäksi materiaali on hyvin joustavaa, joten sitä voidaan vaikkapa ommella osaksi erilaisia rakenteita. Yksi niobium-nanojohto on vain 140 mikronia paksu.
Seuraavaksi tutkijoiden tehtävä on valmistaa superkondensaattoristaan versio, joka sopisi kaupallisesti valmistettavaksi.
