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新型電容膜制備技術(shù) 應(yīng)用石墨烯材料

便攜式電子產(chǎn)品曾經(jīng)面臨的一大問題是如何能夠制備出小巧的設(shè)備，以方便攜帶。經(jīng)過上世紀(jì)七十年代的技術(shù)革新，使得小型化、便攜式電子設(shè)備成為可能，而從那時起續(xù)航能力則成為了新的挑戰(zhàn)。化學(xué)電池可以儲存大量能量，但是其充放電過程比較漫長，且電池壽命有限。電容器能實(shí)現(xiàn)快速充電，但是其儲存電量有限，因?yàn)椴荒苓M(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。因此，一種固態(tài)微型超級電容器應(yīng)運(yùn)而生。超級電容器具有電池的電量，并且能夠維持電量很長一段時間。過去研究人員試圖采用金屬和高分子混合材料來制備固態(tài)微型超級電容器，但是其續(xù)航能力不能滿足實(shí)際需要。而最近，采用石墨烯和碳納米管制備的固態(tài)微型超級電容器效果也是乏善可陳。

由Young Hee Lee帶領(lǐng)的一只國際研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新技術(shù)，這種技術(shù)制備的固態(tài)微型超級電容器則很好地解決了之前的問題，具有很好的效果。當(dāng)我們進(jìn)行新的復(fù)雜的設(shè)計時，最好的靈感往往來自于大自然。該團(tuán)隊(duì)對其電容器薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾，從而有利于離子擴(kuò)散至石墨烯表面。為了獲得這樣的形狀和結(jié)構(gòu)，該團(tuán)隊(duì)將氫氧化銅納米線與石墨烯膜相互復(fù)合。經(jīng)過多層復(fù)合之后，他們獲得了想要的厚度，然后在酸性溶液中浸泡，從而可以溶解納米線，而納米管壁則仍然保留下來。為了合成固態(tài)微型超級電容器，首先薄膜應(yīng)用到薄塑料層上，而且覆蓋金片層。沒有被金片層覆蓋的部分則被侵蝕掉，從而只留下金片覆蓋的部分。然后在垂直于金帶的方向加入金，并采用導(dǎo)電凝膠進(jìn)行填充，然后進(jìn)行固化，最后完成剝離。

該團(tuán)隊(duì)的測試結(jié)果令人驚嘆。除了其超級強(qiáng)大的能量密度以外，該薄膜的靈活度非常高，而且經(jīng)過首次使用以后其電容更高。其能量密度是當(dāng)前商用超級電容器的10倍。該固態(tài)微型超級電容器的電子特性比目前類似鋰電池幾乎高5級，可以和目前的超級電容器相媲美。在未來，消費(fèi)者更傾向于使用固態(tài)微型超級電容器而不是電池。而在光以及能量存儲方面具有更長的壽命和更快的電子傳輸速度。該團(tuán)隊(duì)的開發(fā)的固態(tài)微型超級電容器具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，包括醫(yī)療設(shè)備，微型機(jī)器人等。如果工程師利用材料的便攜性，那么這種固態(tài)微型超級電容器甚至可用于可穿戴設(shè)備。

  原標(biāo)題:新型電容膜制備技術(shù) 應(yīng)用石墨烯材料