納米技術科學家開發(fā)了一種能夠在一根輕質銅線中同時傳輸和儲存電量的方法。聽起來像是科幻小說里的情節(jié),但由于技術上的突破,這將可能變成現(xiàn)實。
Figure 1圖片來源:Z. Yu & J. Thomas Adv. Mater. http://dx.doi.org/10.1002/adma.201400440 (2014)
想象一下,在你的夾克面料中可隨身攜帶為你的MP3播放器、智能機和電動汽車充電所需的所有電能?
聽起來像是科幻小說里的情節(jié),但中佛羅里達大學(Universityof Central Florida)一間實驗室開發(fā)出的突破性技術,使之可能成為現(xiàn)實。
到目前為止,電纜僅僅被用于電力傳輸。然而,納米技術科學家JayanThomos和他的博士研究生余澤南已經(jīng)開發(fā)出一種能夠在一根輕質銅線中同時傳輸并存儲電量的方法。
他們的工作將是材料科學雜志《先進材料》(Advanced Materials)6月30日那期封面故事的焦點,最新一期的《自然》雜志也已經(jīng)發(fā)表了關于此項技術的評述。
“這是一個有趣的想法,當我們將之付諸實踐并開始談論這項技術時,所有人都說‘嗯,出人意料,這太獨特了?!保琓homas教授這樣說道。
Thomas教授介紹說銅線只是起點,最終隨著技術的改善,特種纖維也將被開發(fā)出特殊納米結構從而實現(xiàn)導電并存儲電能。
更直接的應用將在電動汽車、太空運載火箭和便攜電子設備的設計和開發(fā)中體現(xiàn)出來。由于能夠在同一根導線中存儲和傳輸能量,笨重且占空間的電池或將過時。這將進一步使電子設備小型化,或將之前用于電池的空間用作他用。以太空運載火箭為例,這有希望減輕負載,降低發(fā)射成本,Thomas教授說道。
Thomas教授和他的團隊在一根銅線上開始他們的工作。他們首先在銅線外表面生長了一層納米晶須。接著他們用一種特殊合金處理晶須并制作出一個電極。由于需要兩個電極才能形成大量的電能存儲,所以他們要出一種方法來加工第二個電極。
他們給銅線晶須層的外面覆蓋上很薄的塑料層,然后再另外在一層金屬包層內側生長晶須(第二個電極和外包層),然后把內側有晶須的金屬包層包裹在銅線上。這些層由一種特殊膠粘合在一起。由于納米晶須層是絕緣的,因此內部銅線仍保留傳輸電力的能力,而銅線周圍的層面可獨立存儲大量電能。
換言之,Thomas教授及其團隊在銅線外圍創(chuàng)建了一個超級電容器。而超級電容器可存儲大量電能,比如大到能夠為汽車和重型建筑設備提供動力的電量。
Thomas說盡管仍有大量工作要做,但這一技術將能轉移到其他材料上,催生出經(jīng)特殊處理的制衣纖維,其所存儲的電能足夠完成許多大型任務。例如,如果將柔性太陽能電池和此類纖維串聯(lián)制成夾克,便可以獨立為電子小器件和其他設備提供動力。
Thomas教授說道:“這非常令人興奮,我們一步步將其實現(xiàn)。我喜歡每天趕到實驗室,看看接下來我們能實現(xiàn)什么。有時也會不盡人意,但即使是失敗也教會我們很多東西?!?/div>
余澤南是此項工作的合作者。他在Thomas教授的納米能量光電組工作。該研究組的研究工作主要集中在納米結構超級電容器及鋰電池、納米結構光陷阱太陽能電池、3D顯示應用光折變聚合物以及非線性光學材料等方面。(作者:中佛羅里達大學 翻譯:禾斗 審稿:張哲 易逸度)
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