Ao abrirmos qualquer dispositivo eletrônico atual, iremos encontrar um componente chamado capacitor. Tal componente era estudado para que fosse possível armazenar quantidades pequenas de energia elétrica e que pudessem ser liberadas com velocidades muito elevadas, entre outras aplicações. Após alguns anos de estudo, percebeu-se que era possível ir um pouco mais além: criar supercapacitores capazes de armazenar uma quantidade elevada de energia, com rapidez no momento de carga e descarga. Com isso, veio outra ideia, aplicar a Lei de Moore para esses componentes em uma determinada aplicação, baterias.

Para ter essa ideia, a Universidade da Califórnia, em Los Angeles, pensou em uma série de problemas, como fazer marca-passos, etiquetas RFID, aparelhos móveis, entre outras coisas. A princípio, eles são feitos com baterias comuns, de lítio ou de algum ácido, mas as baterias convencionais apresentam problemas significativos, pois são difíceis de recarregar e possuem limites de densidade de carga, ou seja, por mais que se desenvolvam os compostos químicos das baterias, a quantidade de carga armazenada continuará limitada, já que os elementos químicos utilizados possuem capacidade de armazenamento menor quando comparados aos capacitores.

Então, a solução encontrada pelos pesquisadores foi projetar e fazer um micro supercapacitor e assim tentar aplicar a Lei de Moore neles, resolvendo o problema da alimentação dos aparelhos. Porém, esse desenvolvimento envolveu a resolução de alguns problemas. O primeiro era fazer as placas finas e microscópicas. Na década de 80 um professor da mesma universidade havia começado um estudo sobre formas atômicas do grafite para o uso em baterias, após algum tempo ele chegou à conclusão de que era necessário fazer uma estrutura do carbono em forma de peneira, com vários buracos, assim ele teria espaço suficiente para armazenar os íons. Porém, infelizmente o seu grupo de pesquisa não conseguiu realizar tal fato.

A solução para esse problema só foi encontrada 30 anos depois, com a descoberta de que, ao aquecer o óxido de carbono a laser, pode-se retirar oxigênio na forma de dióxido de carbono, deixando a forma 3-D do grafeno e passando para um grafeno 2-D, fazendo assim a chapa para a montagem do capacitor. Ao montar o carbono nessa forma, descobriu-se que o composto tinha adquirido uma nova propriedade, os elétrons estavam conseguindo se mover 100 vezes mais rápido do que na forma 3-D, o que possibilitaria mais aplicações para essa geometria.

Em seguida, os desenvolvedores se deparam com outro problema: a geometria. Para que o micro supercapacitor tivesse aplicabilidade, ele precisaria ser o mais plano possível e as placas teriam que estar planas, uma de frente para a outra, então surgiu o problema de como fabricar placas na mesma linha e tão finas. A resposta foi encontrada no LightScribe, usado mundialmente para gravar e ler CDs. Com o mesmo mecanismo, mas trocando as substâncias que compõem os discos, fez-se capacitores em trilha, possibilitando uma maior capacidade de carga armazenada usando como dielétrico o dióxido que não foi aquecido.

Uma das vantagens dessa técnica é o fato de que não é necessário implementá-la em uma sala branca, completamente limpa, pode ser feita em fábricas convencionais e a velocidade de produção também é extremamente elevada, pode-se produzir 100 unidades em um disco a cada 30 minutos. Um dos grandes problemas em baterias atualmente é o vazamento do eletrólito, que é, em geral, corrosivo e quando vaza danifica todos os circuitos próximos. Já no micro surpercapacitor, não se faz necessário o uso de um eletrólito líquido, pode-se usar um sólido, aumentando a vida útil do dispositivo. Outro ponto importante é o de se conseguir “imprimir” capacitores com elevados valores de corrente e de tensão de saída.

Recentemente, os mesmos pesquisadores que desenvolveram os micro supercapacitores montaram um projeto de baterias híbridas, que unem as melhores características das baterias convencionais e dos capacitores. O resultado foi uma bateria com capacidade de carregar em minutos e com uma densidade de energia dez vezes maior que as convencionais. Elas podem variar de alguns micrômetros quadrados de área até alguns centímetros quadrados, sendo esta suficiente para acender um LED por uma hora.

Com todas essas vantagens, esse novo tipo de capacitor abre um mundo de possiblidades, em inúmeras áreas. Atualmente, as aplicações comercias estão sendo exploradas pela Nanotech Energy, uma startup sediada em Los Angeles. Assim, com a produção em massa, iniciará uma difusão do produto rapidamente, devido aos seus baixos custos de fabricação. Podemos esperar esse tipo de componente nos nossos celulares em breve.