厚度不到1毫米的“能量紙”，存電量堪比超級電容
驗室開發(fā)出一種由納米纖維素和導電高分子組成的“能量紙”(power paper)，是一種具有強大儲電能力的新材料，結(jié)合了納米纖維素與導電聚合物，據(jù)稱可儲存高達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，大約可儲存1法拉的電量，相當于目前市面上的超級電容器。這種材料可重復充電數(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存能量新方法的領(lǐng)域，無論是從夏天到冬天、起風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、不需要采用危險的化學材料或重金屬，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與平板電腦中的電池與超級電容器。
“薄膜已經(jīng)在電容器中使用一段時間了。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，”林雪平大學有機電子學教授Xavier Crispin表示。
該研究已經(jīng)發(fā)布于最新一期的《先進科學 》(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院(KTH Royal Institute of Technology)、瑞典公司Technical University of Denmark、丹麥技術(shù)大學(Technical University of Denmark)以及美國肯塔基大學(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。當纖維素纖維存在水溶液時，帶電聚合物(PEDOT：PSS)也被加進水溶液中。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共同進行實驗的博士生Jesper Edberg解釋。
新的纖維素聚合物材料寫下了同時導電離子與電子的新紀錄，同時也解釋了其于能源儲存方面的能力。此外，這種材料也為持續(xù)邁向更高儲存容量的發(fā)展開啟了一扇大門。
瑞典基金會Knut and Alice Wallenberg Foundation (KAW)自2012年以來持續(xù)資助這項能量紙(Power Papers)計劃的研究。
新的能量紙就像普通紙漿一樣，在造紙時必須先脫水。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(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——一臺制造能量紙的‘造紙機’！”
編輯：admin 最后修改時間：2017-09-05
