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科學家研發(fā)可彎曲電容器:手機充電幾秒便可完成
發(fā)布時間:2016-12-01        瀏覽次數(shù):286        返回列表

摘自新浪科技訊    中佛羅里達大學(UCF)納米科學技術中心的一組科學家近日研發(fā)了一種新型可彎曲電容器,具有很高的能量與功率密度。

圖片顯示了該電容器的一部分設計

北京時間11月29日消息,據(jù)國外媒體報道,中佛羅里達大學(UCF)納米科學技術中心的一組科學家近日研發(fā)了一種制造可彎曲電容器的新方法,能夠儲存更多電量,并且充電次數(shù)哪怕多達3萬次,性能也不會衰減。該方法將為手機、電動汽車等技術帶來革命性的變化?!叭绻o手機裝上了這些電容器,充電只需幾秒鐘便可完成,并且能持續(xù)使用超過一周。”完成了大部分研究工作的博士后研究助理尼廷·丘德哈里(Nitin Choudhary)指出。

使用智能手機的人都遇到過這樣的問題:過了一年半左右,電池便會退化,充電后可使用的時間會越來越短??茖W家一直在試圖用納米材料改進電容器的性能,從而提升電子設備中電池的表現(xiàn),甚至將電池取而代之。這個問題頗為棘手,因為電容器要想儲存與鋰離子電池相同的電量,體積就要比后者大得多。

中佛羅里達大學的研究團隊試圖將一些新發(fā)現(xiàn)的、只有幾個原子厚的二維材料運用到電容器上。其他研究人員也嘗試過采用石墨烯和其它二維材料,但成功的案例少之又少?!叭藗冊趯⒍S材料與現(xiàn)有電池材料融合的過程中存在一些問題,這一直是該領域的一大瓶頸。而我們研發(fā)了一種簡單的化學合成方法,可以將現(xiàn)有材料與二維材料很好地融合在一起?!痹擁椖康闹饕芯繂T、納米科學技術研究中心和材料科學與工程學院助理教授Yeonwoong "Eric" Jung表示。

他的團隊研發(fā)的電容器由上百萬根直徑幾納米的電線構成,電線外面包覆著一層二維材料。中心材料的導電能力很強,電子可以在其中快速流動,從而實現(xiàn)快速充電和放電。而外層的二維材料則能大大提高電容器儲存的電量和功率密度。

科學家早就意識到,二維材料可以在電能存儲設備中起到巨大的作用。但在此次由中佛羅里達大學開展的研究之前,人們一直沒有找到讓其發(fā)揮潛力的方法?!皩τ谛⌒碗娮釉O備而言,我們的材料能量密度、功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性方面都超越了傳統(tǒng)材料。”丘德哈里指出。

循環(huán)穩(wěn)定性決定了電池在開始退化前可以充電、放電、然后重新充電的次數(shù)。例如,鋰離子電池在明顯失效之前,可以重新充電1500次。此前人們研發(fā)的采用了二維材料的電容器則能重新充電數(shù)千次。而相比之下,由中佛羅里達大學研發(fā)的這種電容器即使充電次數(shù)多達3萬次,性能也不會退化。Jung正在與中佛羅里達大學的技術轉(zhuǎn)讓辦公室合作,希望為該方法申請專利。

采用了新型材料的電容器可以被用在手機和其它電子設備中,電動汽車安裝該電容器之后,功率和速度也將大大提升。此外,由于這種新型電容器可以彎折,可穿戴設備技術也將隨之進步?!靶滦碗娙萜鬟€沒有做好商業(yè)化生產(chǎn)的準備,” Jung表示,“但它驗證了此概念的可行性,并且我們的研究顯示,它可以對許多技術產(chǎn)生巨大的影響。”

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