新型动力纸破导电率纪录
动力纸图片来源:Thor Balkhed
瑞典林雪平大学有机电子实验室研究人员已经开发出了一种动力纸张——这种材料由纳米纤维素和导电聚合物构成,具有优异储能功能。
一片直径15厘米,厚不足1毫米的这种纸张能够储存1F,相当于目前市面上的超级电容器。该材料能够重复充放电数百次,每次充电只需几秒钟时间。
这是在世界各地增加可再生能源利用所需储能新方法的梦想级产品——从夏天到冬天,从有风的天气到无风的天气,从晴天到阴天都可以使用。
该论文作者之一、有机电子学教授Xavier Crispin说:“电容器功能薄膜已经存在一段时间了。我们所做的是合成三维的这种材料。我们能够生产出厚片。”该论文发表于《先进科学》(Advanced Science)期刊上,其他作者还包括瑞典KTH皇家理工学院、Innventia公司、丹麦科技大学和肯塔基大学的研究人员。
这种动力纸张材料看似轻薄的塑料纸,研究人员甚至用它来折纸天鹅,以此来显示其强度。这种材料的结构基础是纳米纤维素,即纤维素纤维,利用高压水将纤维分解成直径只有20nm。添加水溶性的导电聚合物(PEDOT:PSS)到纤维素纤维水溶液当中。接着,聚合物在纤维周围形成薄涂层。
与AbdellahMalti共同进行实验的博士生Jesper Edberg解释说:“被覆盖的纤维缠结在一起,而纤维之间的液体作为电解质溶液。”Jesper Edberg最近刚刚获得博士学位。
这种新型纤维素-聚合物材料同时创造了离子和电子导电率的世界纪录,这也解释了其用于储能的特殊能力。这也为继续开发更高的电容器打开了一扇大门。不同现在市面上的电池和电容器,这种动力纸张可由简单的材料构成——可再生的纤维素和容易获得的聚合物。该材料质量轻,无需危险化学品或重金属,且可防水。
自2012年起,该研究项目得到Knut and Alice Wallenberg Foundation的资助。林雪平大学有机电子学实验室主任Magnus Berggren教授说:“他们支持我们的研究,而不需要冗长的报告,相信我们。我们有很大的压力,但给了我们时间,我们很是感激。”
这种新型动力纸张就像是普通的浆纸,制造过程中也要脱水。这也是进行工业级规模开发所要面临的挑战。“与KTH、Acreo和nnventia一起,我们刚刚获得了瑞典战略研究基金会3400万瑞士法郎的资金,用于继续发展这种动力纸张的合理生产方法。” Berggren教授如是说。
新材料在线编译整理——翻译:菠菜 校正:摩天轮
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