麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，揉皺的石墨烯紙可用于創(chuàng)建柔性電子設(shè)備的可伸縮超級(jí)電容器。
許多人因?yàn)樗拇蟊砻娣e/質(zhì)量正在探索石墨烯紙制作超級(jí)電容器。柔性電子設(shè)備的發(fā)展，如可穿戴或可植入的生物醫(yī)學(xué)傳感器或監(jiān)控設(shè)備，需要柔性的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)。超級(jí)電容器可以像電池一樣存儲(chǔ)電能，但電容主要通過(guò)靜電作用，而不是化學(xué)作用。麻省理工的研究團(tuán)隊(duì)證明，將石墨烯紙揉皺成一團(tuán)，可以制備易于彎曲、折疊或拉伸到其原始大小的800%的超級(jí)電容器。作為驗(yàn)證，該團(tuán)隊(duì)制造使用這種方法了一個(gè)簡(jiǎn)單的超級(jí)電容器。研究人員已證實(shí)，該材料可以揉皺，平復(fù)1000次，且性能不發(fā)生明顯降低。
為了制造一張皺巴巴的石墨烯紙，首先將一張石墨烯紙放置在一個(gè)機(jī)械裝置中,在一個(gè)方向上首先壓縮它，用以產(chǎn)生一系列平行的褶皺，然后在另一個(gè)方向上壓縮產(chǎn)生褶皺。受到拉伸時(shí),材料的折痕就能鋪展開(kāi)來(lái)。組成一個(gè)電容器需要兩個(gè)導(dǎo)電層——即兩張皺巴巴的石墨烯紙中間夾一個(gè)隔離層。在驗(yàn)證用的超級(jí)電容器上隔離層采用的是水凝膠材料。水凝膠也像皺巴巴的石墨烯紙一樣高度變形和可伸縮，所以這三層即時(shí)在被彎曲和拉時(shí)仍能保持接觸。
這種將石墨烯起皺的技術(shù)不僅可用于制造超級(jí)電容器，也可以有其他應(yīng)用。例如，皺巴巴的石墨烯材料可以用于制作柔性電池的電極，或者為特定的化學(xué)或生物分子制造可伸縮傳感器。該項(xiàng)研究工作由美國(guó)海軍研究辦公室、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和中國(guó)千人計(jì)劃支持。
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