新奇能量紙，裁一厘米可儲存1法拉電量

瑞典林雪坪大學(xué)(Linkoping University)的有機電子實(shí)驗室開(kāi)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，結合了納米纖維素與導電聚合物，據稱(chēng)可儲存高達1法拉的電量。

 

根據研究人員表示，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增加可再生能源用量而需要儲存能量新方法的領(lǐng)域，無(wú)論是從夏天到冬天、起風(fēng)還是平靜無(wú)波的日子，以及從陽(yáng)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(jiǎn)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(xué)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(shí)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，”林雪坪大學(xué)有機電子學(xué)教授Xavier Crispin表示。

 

該研究已經(jīng)發(fā)布于最新一期的《先進(jìn)科學(xué) 》(Advanced Science)期刊中。除了Xavier Crispin以外，其他共同作者還包括來(lái)自瑞典皇家理工學(xué)院(KTH Royal Institute of Technology)、瑞典公司Technical University of Denmark、丹麥技術(shù)大學(xué)(Technical University of Denmark)以及美國肯塔基大學(xué)(University of Kentucky)的研究人員。

 

這種能量紙的材質(zhì)外觀(guān)看起來(lái)以及感覺(jué)起來(lái)就像是膠紙一樣，研究人員還拿它來(lái)折紙鶴——由此也可知道其強韌度。

 

這種材料的結構基礎是納米纖維素，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(shí)，帶電聚合物(PEDOT：PSS)也被加進(jìn)水溶液中。該聚合物接著(zhù)形成圍繞纖維的輕薄涂層。

 

“由于纖維之間彼此纏結，其間的液體則可作為電解質(zhì)，”與Abdellah Malti共同進(jìn)行實(shí)驗的博士生Jesper Edberg解釋。

 

新的纖維素聚合物材料寫(xiě)下了同時(shí)導電離子與電子的新紀錄，同時(shí)也解釋了其于能源儲存方面的能力。此外，這種材料也為持續邁向更高儲存容量的發(fā)展開(kāi)啟了一扇大門(mén)。

 

瑞典基金會(huì )Knut and Alice Wallenberg Foundation (KAW)自2012年以來(lái)持續資助這項能量紙(Power Papers)計劃的研究。

 

新的能量紙就像普通紙漿一樣，在造紙時(shí)必須先脫水。因此，目前的挑戰在于開(kāi)發(fā)出一種工業(yè)規模的脫水過(guò)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略研究基金會(huì )(Swedish Foundation for Strategic Research)約3,400萬(wàn)瑞典克朗(SEK)的資助，接下來(lái)我們將繼續開(kāi)發(fā)出更合理的生產(chǎn)制程——一臺制造能量紙的『造紙機』！”