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靈感源於大自然 新技術助力石墨烯發展

作者:    瀏覽次數:    發布日期:2015.07.14

便攜式電子產品曾經麵臨的一大問題是如何能夠製備出小巧的設備,以方便攜帶。經過上世紀七十年代的技術革新,使得小型化、便攜式電子設備成為可能,而從那時起續航能力則成為了新的挑戰。化學電池可以儲存大量能量,但是其充放電過程比較漫長,且電池壽命有限。電容器能實現快速充電,但是其儲存電量有限,因為不能進行實際應用。因此,一種固態微型超級電容器應運而生。超級電容器具有電池的電量,並且能夠維持電量很長一段時間。過去研究人員試圖采用金屬和高分子混合材料來製備固態微型超級電容器,但是其續航能力不能滿足實際需要。而最近,采用石墨烯和碳納米管製備的固態微型超級電容器效果也是乏善可陳。

靈感源於大自然 新技術助力石墨烯發展  由Young Hee Lee帶領的一隻國際研究團隊開發了一種新技術,這種技術製備的固態微型超級電容器則很好地解決了之前的問題,具有很好的效果。當我們進行新的複雜的設計時,最好的靈感往往來自於大自然。該團隊對其電容器薄膜結構進行了修飾,從而有利於離子擴散至石墨烯表麵。為了獲得這樣的形狀和結構,該團隊將氫氧化銅納米線與石墨烯膜相互複合。經過多層複合之後,他們獲得了想要的厚度,然後在酸性溶液中浸泡,從而可以溶解納米線,而納米管壁則仍然保留下來。為了合成固態微型超級電容器,首先薄膜應用到薄塑料層上,而且覆蓋金片層。沒有被金片層覆蓋的部分則被侵蝕掉,從而隻留下金片覆蓋的部分。然後在垂直於金帶的方向加入金,並采用導電凝膠進行填充,然後進行固化,最後完成剝離。    該團隊的測試結果令人驚歎。除了其超級強大的能量密度以外,該薄膜的靈活度非常高,而且經過首次使用以後其電容更高。其能量密度是當前商用超級電容器的10倍。該固態微型超級電容器的電子特性比目前類似鋰電池幾乎高5級,可以和目前的超級電容器相媲美。在未來,消費者更傾向於使用固態微型超級電容器而不是電池。而在光以及能量存儲方麵具有更長的壽命和更快的電子傳輸速度。該團隊的開發的固態微型超級電容器具有廣闊的應用領域,包括醫療設備,微型機器人等。如果工程師利用材料的便攜性,那麽這種固態微型超級電容器甚至可用於可穿戴設備。

(來源:新材料在線)