可变形的“纸电池”
美国科学家将碳纳米管植入纸结构中,开发成功一种超薄电池。这种“纸电池”柔韧性好,可随意弯曲,研究
者希望该电池能够在包括智能卡、显示器及可植入医疗设备在内的电子产品领域发挥重要作用。
普通电池均由电极、隔离膜及液体电解质三部分组成。近年来,碳纳米管由于其卓越的性能已广泛用于电子领
域。该“纸电池”的电极就采用了碳纳米管,而纸中的主要成分——纤维素由于具有绝缘的多孔结构,在“纸电池”
中起到了隔离膜的作用。将这两种成分组合在一起的灵感来自美国纽约伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic
Institute)不同实验室的3个博士后,但他们也发现,要将碳纳米管和纤维素结合并非易事,因为纤维素在大部分
溶剂中不溶解。
这个难题的解决最终还是采用了室温离子液体(RTIL)。在微波照射下RTIL能溶解少量的纤维素,而RTIL又恰
恰可以作为电解液,与碳纳米管和纤维素共同组成电池。垂直排列的碳纳米管在过量的RTIL去除之前被纤维素溶液
吸收,形成30?滋m厚的纳米复合材料,该复合材料厚度仅为普通纸片的1/3。将两片这样的纳米复合材料背靠背地
粘在一起形成的层压薄板可作为电容器,与商业电容器和其他可变形的设备相比,新型电容器具有相同的能量密度。
尽管纳米管价格昂贵,但“纸电池”潜力无限。例如,“纸电池”可以和太阳能电池结合起来,储存电量,待到
需要时才发电;还可以利用“纸电池”的原理制造出一种特殊车门,在汽车运行中提供电能。目前,该研究小组正
在致力于大批量生产廉价“纸电池”的途径,希望能够优化电池储能、减少电阻,用于制备安全可靠的大型设备或
仪器。(彦)
