可卷曲微型超级电容在美问世

2011-1-24 11:02 来源: 中国科学院
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  当手机电源耗尽时,不再需要四处寻找充电器和电源,而只要将其与身上的T恤相连,就不会错过任何一个电话。这并非痴人说梦,科学家正在将其变为现实。据美国物理学家组织网1月19日报道,日前由美国佐治亚理工学院教授王中林率领的一个研究小组和韩国三星公司合作成功研制出一种可织入纺织物中的柔性储能装置。相关论文发表在最新一期国际化学权威学术杂志《应用化学》上。

  随着技术的发展,电子元器件无论在体积还是重量上都在趋向小型化,但相对于未来更小、更轻、更薄的便携式电子设备而言,目前以电池为代表的大多数储能装置还是过于笨重。为了解决这一矛盾,科学家们研制出了更轻更小的超级电容,这种元件可在极短的时间内完成数次充电,并可在其可观的使用期内不断循环。但之前这些超级电容与普通电池一样还面临着无法弯曲和不足够小的缺憾。

  据介绍,由王中林研究小组研制的这种微型超级电容采用了基于纤维的光电化学技术,其原型已达到了较高的效率。该超级电容在制作时先以两种不同的材料作为电极基板,其中一个电极以一种柔性的细塑料线为基板,另一个则采用了著名的凯夫拉尔纤维,这种强度和柔韧性极佳的材料一般多用于制造防弹背心。在制作完电极基板后,研究人员再在其上培育出氧化锌纳米线。这种电极成形后,其外将被金属金和氧化锰制成的薄膜所覆盖,这些金属薄膜将起到进一步提高电容量的作用。而后,研究人员再将每个塑料线用凯夫拉尔纤维包裹起来,置入凝胶状电解质,这样每个纤维束都会成为一个独立的线程,起到储能的作用。

  而采用氧化锌作为电极材料的原因在于,与传统超级电容材料相比,它不但可在低温下(100℃以下)在任何形状的基片上生长,还是一种具有良好生物相容性的环保材料。

  研究人员称,这种柔性超级电容在未来将具有极为广泛的应用价值,例如将其与该团队此前研制的一种柔性压电式纳米发电纤维结合在一起,作为储能装置,就可生产出一种可自给自足的“发电T恤”。这种T恤将为穿着者提供源源不断的电能:心跳、步行甚至微风就能使其产生电流,足以满足手机、小型传感器(如消防员身上所携带的毒气传感器)等小型电子设备的用电需求。