厚度不到1毫米的“能量紙”，存電量堪比超級(jí)電容
驗(yàn)室開發(fā)出一種由納米纖維素和導(dǎo)電高分子組成的“能量紙”(power paper)，是一種具有強(qiáng)大儲(chǔ)電能力的新材料，結(jié)合了納米纖維素與導(dǎo)電聚合物，據(jù)稱可儲(chǔ)存高達(dá)1法拉的電量。
根據(jù)研究人員表示，在這張直徑約15公分、厚度還不到1毫米的薄紙上，大約可儲(chǔ)存1法拉的電量，相當(dāng)于目前市面上的超級(jí)電容器。這種材料可重復(fù)充電數(shù)百次，每次完全充電僅需幾秒鐘。
這種能量紙十分適用于一些持續(xù)增加可再生能源用量而需要儲(chǔ)存能量新方法的領(lǐng)域，無論是從夏天到冬天、起風(fēng)還是平靜無波的日子，以及從陽光燦爛到陰霾的天氣。
再者，相較于目前市面上的電池與電容器，這種能量紙可以采用簡(jiǎn)單的材料制成——可再生的纖維素和易于取得的聚合物。它的重量輕、不需要采用危險(xiǎn)的化學(xué)材料或重金屬，而且是防水的。這使得能量紙有潛力取代目前用于智能手機(jī)與平板電腦中的電池與超級(jí)電容器。
“薄膜已經(jīng)在電容器中使用一段時(shí)間了。我們所做的是在三維空間中生產(chǎn)這種材料。我們可以生產(chǎn)較厚的層迭，”林雪平大學(xué)有機(jī)電子學(xué)教授Xavier Crispin表示。
該研究已經(jīng)發(fā)布于最新一期的《先進(jìn)科學(xué) 》(Advanced Science)期刊中。除了Xavier Crispin以外，其他共同作者還包括來自瑞典皇家理工學(xué)院(KTH Royal Institute of Technology)、瑞典公司Technical University of Denmark、丹麥技術(shù)大學(xué)(Technical University of Denmark)以及美國(guó)肯塔基大學(xué)(University of Kentucky)的研究人員。
這種能量紙的材質(zhì)外觀看起來以及感覺起來就像是膠紙一樣，研究人員還拿它來折紙鶴——由此也可知道其強(qiáng)韌度。
這種材料的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是納米纖維素，這是一種使用高壓水分解成薄至直徑20nm的纖維素纖維。當(dāng)纖維素纖維存在水溶液時(shí)，帶電聚合物(PEDOT：PSS)也被加進(jìn)水溶液中。該聚合物接著形成圍繞纖維的輕薄涂層。
“由于纖維之間彼此纏結(jié)，其間的液體則可作為電解質(zhì)，”與Abdellah Malti共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的博士生Jesper Edberg解釋。
新的纖維素聚合物材料寫下了同時(shí)導(dǎo)電離子與電子的新紀(jì)錄，同時(shí)也解釋了其于能源儲(chǔ)存方面的能力。此外，這種材料也為持續(xù)邁向更高儲(chǔ)存容量的發(fā)展開啟了一扇大門。
瑞典基金會(huì)Knut and Alice Wallenberg Foundation (KAW)自2012年以來持續(xù)資助這項(xiàng)能量紙(Power Papers)計(jì)劃的研究。
新的能量紙就像普通紙漿一樣，在造紙時(shí)必須先脫水。因此，目前的挑戰(zhàn)在于開發(fā)出一種工業(yè)規(guī)模的脫水過程。
Berggren 表示，“在與KTH、Acreo和Innventia等單位的合作下，我們剛剛獲得了瑞典戰(zhàn)略研究基金會(huì)(Swedish Foundation for Strategic Research)約3,400萬瑞典克朗(SEK)的資助，接下來我們將繼續(xù)開發(fā)出更合理的生產(chǎn)工藝——一臺(tái)制造能量紙的‘造紙機(jī)’！”
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-09-05
