新型电容膜制备技术，应用石墨烯材料
2015年07月17日 8:50 4421次浏览 来源： 中国新材料网 分类： 新材料前沿
便携式电子产品曾经面临的一大问题是如何能够制备出小巧的设备，以方便携带。经过上世纪七十年代的技术革新，使得小型化、便携式电子设备成为可能，而从那时起续航能力则成为了新的挑战。化学电池可以储存大量能量，但是其充放电过程比较漫长，且电池寿命有限。电容器能实现快速充电，但是其储存电量有限，因为不能进行实际应用。因此，一种固态微型超级电容器应运而生。超级电容器具有电池的电量，并且能够维持电量很长一段时间。过去研究人员试图采用金属和高分子混合材料来制备固态微型超级电容器，但是其续航能力不能满足实际需要。而最近，采用石墨烯和碳纳米管制备的固态微型超级电容器效果也是乏善可陈。
由Young Hee Lee带领的一只国际研究团队开发了一种新技术，这种技术制备的固态微型超级电容器则很好地解决了之前的问题，具有很好的效果。当我们进行新的复杂的设计时，最好的灵感往往来自于大自然。该团队对其电容器薄膜结构进行了修饰，从而有利于离子扩散至石墨烯表面。为了获得这样的形状和结构，该团队将氢氧化铜纳米线与石墨烯膜相互复合。经过多层复合之后，他们获得了想要的厚度，然后在酸性溶液中浸泡，从而可以溶解纳米线，而纳米管壁则仍然保留下来。为了合成固态微型超级电容器，首先薄膜应用到薄塑料层上，而且覆盖金片层。没有被金片层覆盖的部分则被侵蚀掉，从而只留下金片覆盖的部分。然后在垂直于金带的方向加入金，并采用导电凝胶进行填充，然后进行固化，最后完成剥离。
该团队的测试结果令人惊叹。除了其超级强大的能量密度以外，该薄膜的灵活度非常高，而且经过首次使用以后其电容更高。其能量密度是当前商用超级电容器的10倍。该固态微型超级电容器的电子特性比目前类似锂电池几乎高5级，可以和目前的超级电容器相媲美。在未来，消费者更倾向于使用固态微型超级电容器而不是电池。而在光以及能量存储方面具有更长的寿命和更快的电子传输速度。该团队的开发的固态微型超级电容器具有广阔的应用领域，包括医疗设备，微型机器人等。如果工程师利用材料的便携性，那么这种固态微型超级电容器甚至可用于可穿戴设备。
责任编辑：徐婷
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