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木虫 (职业作家)

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[交流] 可充电“纸电池”研究取得新进展已有3人参与

通过百万计的纳米纤维、并结合导电聚合物涂层封装,科学家们已经创建出了可以存储大量电荷的“纸电池”(powerpaper)。其能够反复充电上百次,且充电只需数秒钟。它重量非常轻,创建过程中无需加入有毒化学物质或重金属。最终,它将能够为各种设备提供多种形式的可再生能源。瑞典林雪平大学(LinköpingUniversity)有机电子实验室称,除了保留普通纸张的特点,‘纸电池’还拥有一定的可塑性。

科学家们已经创建出了能够储存大量电能的‘电池纸’,其拥有轻量、极薄、可折叠等特性,或有朝一日为现代超薄的电子设备提供电能。

研究人员们展示了‘纸电池’的灵活性与强度,甚至表示可以用‘一张纸’来折叠处纸鹤。只需一张宽15cm、厚0.1mm的新型‘纸电池’,就可以存储1法拉电容的电荷(类似于超级电容器)。

该实验室拿下了四个世界级的超级电容器记录——[1]最高有机电子的电荷与电容量(1库伦2法拉)；[2]测得最高的有机导体电流(1安培)；[3]最高同时进行的离子与电子能量；[4]最高晶体管跨导。

有机电子实验室的部分研究人员(最右为XavierCrispin)。

有机电子学教授XavierCrispin表示:“电容器形式的薄膜,其存在已有一段时间。而我们所做的,就是将这种材料以三维形式生产出来,我们可以造出厚厚的纸片”。

其主要构建材料为纳米纤维素(nanocellulose),即将纤维素分解成直径大约20nm的纤维。然后将这些纳米纤维素浸泡在含有带电聚合物PEDOT

SS的溶液中。

在实验室中混合‘纸电池’的JesperEdberg和IsakEngquist。

瑞典林雪平大学博士生JesperEdberg称:“覆盖的纤维缠结在一起,空隙中的液体则作为电解液”。这种纸电池拥有特殊的能量储存能力,研究人员们将继续研究,以开发出更高的容量。

新款纸电池的制备工作,与使用纤维纸浆的传统纸张一样(脱水方式相同),但最大的挑战是如何在工业化中适应这一过程。

将‘纸电池’倒在培养皿上。

Berggren教授表示:“与KTH、Acreo和Innventia携手,我们刚刚从瑞典战略研究基金会那里拿到了3400万克朗的资金,以继续探索合理的生产方法,即一款面向纸电池的造纸机”。

自2012年以来,这项研究一直受到了Knut和AliceWallenberg基金会的资助。此外,该项目还包括了来自瑞典皇家理工学院、Innventia、丹麦技术大学、以及肯塔基大学的研究人员。

有关这项研究的详细内容,已经发表在近日出版的《先进科学》(AdvancedScience)期刊上。

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