弄皱的石墨烯形成可伸展的超级电容器，以电源柔性电子设备

时间：2021-06-02 14:52:09 来源：

为了形成弄皱的石墨烯，在两个尺寸中拉伸一片聚合物材料，然后将石墨纸粘合到其中。当聚合物在一个方向上释放时，石墨烯形成褶皱，如扫描电子显微镜（SEM）截取的底部左图像所示。然后，当沿另一个方向释放时，它形成混沌皱折的图案（左上角）。在右上，SEM图像显示部分弄皱状态的材料。在右下方，折被弄皱然后扁平的件的SEM图像。

工程师在MIT详细信息中的新研究，二维碳“纸”可以将可伸展的超级电容器形成可伸展的超级电容器。

当有人弄皱一张纸时，这通常意味着它即将被扔掉。但研究人员现在发现，通过将二维形式的二维碳的层粘合到一块石墨烯“纸” - 实际上可以产生适用于产生极其可拉伸的超级电容器的新特性，以便为柔性储存能量的新特性电子设备。

MIT Xuanhe Zhao的Constrocific报告报告了该查询，是机械工程和民营工程助理教授和其他四位作者。团队说，新的灵活超导体应该简单且廉价地廉价。

“许多人正在探索石墨烯纸：这是制造超级电容器的良好候选人，因为它的表面积大，“赵说。现在，他说，柔性电子设备的开发，例如可穿戴或可植入的生物医学传感器或监控设备，需要灵活的蓄电系统。

像电池一样，超级电容器可以存储电能，但它们主要是静电，而不是化学 - 意味着它们可以比电池更快地提供它们的能量。现在，赵和他的团队已经证明，通过将一张石墨纸纸张揉成混乱的褶皱，它们可以制造一个超级电容器，可以容易地弯曲，折叠或拉伸到其原始尺寸的800％。该团队使用此方法制作了一个简单的超级电容器，作为原则证明。

该材料可以皱褶并趋于趋于平坦，团队已经证明，没有显着的性能损失。“石墨烯纸非常坚固，”赵说，“我们可以通过多周期达到非常大的变形。”石墨烯，纯碳的结构只有一个原子厚，其碳原子排列在六边形阵列中，是已知最强的材料之一。

为了使弄皱的石墨烯纸，将一张材料置于第一件的机械装置中，该机械装置在一个方向上将其压缩，产生一系列平行的褶皱或褶皱，然后在另一个方向上，导致混沌弄皱的表面。拉伸时，材料的褶皱简单地平滑了自己。

形成电容器需要两个导电层 - 在这种情况下，两张皱巴巴的石墨烯纸 - 与间之间的绝缘层，在该示范中由水凝胶材料制成。与弄皱的石墨烯一样，水凝胶高度可变形且伸展，因此即使在弯曲和拉动的同时也保持三层。

虽然这一初步演示专门制造了超级电容器，但赵说，可以应用于其他用途的相同的皱折技术。例如，弄皱的石墨烯材料可以用作柔性电池中的一个电极，或者可用于制备用于特定化学或生物分子的可拉伸传感器。

“这项工作对我来说真是令人兴奋，令人惊叹，”澳大利亚蒙纳士大学材料工程教授丹李说，澳大利亚州的材料工程教授，他没有参与这项研究。他说，该团队“提供了一种极其简单但高效的概念，通过控制多层石墨烯薄膜对超级电容器进行可拉伸电极。”虽然其他团体制造了灵活的超级电容器，但他说：“制造超级电容器可伸展是一个巨大的挑战。本文提供了一种非常聪明的方式来解决这一挑战，我认为将带有更近的可穿戴的能量存储设备。“

研究团队还包括华中科技大学建峰臧昌阳曹，逸岭冯，和副刘在杜克大学。这项工作得到了海军研究办公室，国家科学基金会和中国的全国1000个人才纲领的支持。

出版物：Zang等，“带有皱巴巴的石墨纸的可拉伸和高性能超级电容器，科学报告4，物品编号：6492; DOI：10.1038 / srep06492

图像：建丰臧等人。

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