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美国科学家利用纳米涂料制成纸质电池

    美国斯坦福大学的科学家利用纳米技术快速制成了基于普通办公用纸的超轻、可弯曲电池或超级电容。相关文章发表在本周的美国《国家科学院院刊》在线版上。

    斯坦福大学材料科学与工程系的助理教授崔易(音译)表示,将普通的纸张覆上以碳纳米管和银纳米线为原料的涂料可以使之变成导电性良好的储能设备。他说,这些纳米材料具有直径很小的三维结构,这能使纳米材料的敷料更紧密地附着于纤维纸张的表面,使得电池或超级电容更加耐用。这种纸质的超级电容或能实现4万次的充放电循环,至少可比锂电池的充放电次数高出一个数量级。而纳米材料更高效的电荷传递也能使其比普通的电容器更富优势,效果也更理想。

    研究团队曾尝试以塑料为基底制成纳米材料的储能设备,而由于敷料与纸张的紧密黏合性,此次以纸张为基底的电池比塑料基底的电池更加耐用。更重要的是,纸质的电池不怕弄皱和折叠,甚至将其浸泡于酸性等溶液之中也不会影响性能,还能有效地降低生产的成本。

    崔易说,借助纸张的柔韧性能够实现多种智能应用,比如可以用刷子将这种高导电性的敷料涂抹于墙面之上,并将其快速变成一个大型储能设备。当将其与发光二极管(LED)等相连时,可为LED提供充足的电力来源。此外,还可将此项技术用于配电网络之中,将晚上产生的过剩电力集中储存起来,缓解白天峰值时刻的用电压力。而在风力农场和太阳能储能系统中也可以实现类似的应用。值得注意的是,纸质超级电容或许也能被用于电动或混合动力汽车之中。两种汽车都有赖于电力的快速传输,而纸质电容的表面积和体积比很高,这造就了其在汽车中应用的极大优势。

    作为纳米技术领域的领军人物,加州大学伯克利分校的化学系教授杨培东表示,这项技术具备能在短期内实现商业化的潜力。他认为,这项技术将不单纯局限于储能设备领域,它的低成本和可弯曲性能使其成为与任何电气设备都契合的电极,前景颇为广阔。更重要的是,可以利用生活中最常见的纸张作为基底,通过简单的过程,制成导电功能很强的电极,这将能从根本上将纳米技术与人们的日常生活联系起来。

 

 

 

 

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