美国用“石墨烯纸”开发出超级电容器

英国工程师网站2014年10月6日报道,麻省理工学院的研究人员发现，揉皱的石墨烯纸可用于创建柔性电子设备的可伸缩超级电容器。

许多人因为它的大表面积/质量正在探索石墨烯纸制作超级电容器。柔性电子设备的发展，如可穿戴或可植入的生物医学传感器或监控设备，需要柔性的能量储存系统。超级电容器可以像电池一样存储电能，但电容主要通过静电作用，而不是化学作用。麻省理工的研究团队证明，将石墨烯纸揉皱成一团，可以制备易于弯曲、折叠或拉伸到其原始大小的800%的超级电容器。作为验证，该团队制造使用这种方法了一个简单的超级电容器。研究人员已证实，该材料可以揉皱，平复1000次，且性能不发生明显降低。

为了制造一张皱巴巴的石墨烯纸，首先将一张石墨烯纸放置在一个机械装置中,在一个方向上首先压缩它，用以产生一系列平行的褶皱，然后在另一个方向上压缩产生褶皱。受到拉伸时,材料的折痕就能铺展开来。组成一个电容器需要两个导电层——即两张皱巴巴的石墨烯纸中间夹一个隔离层。在验证用的超级电容器上隔离层采用的是水凝胶材料。水凝胶也像皱巴巴的石墨烯纸一样高度变形和可伸缩，所以这三层即时在被弯曲和拉时仍能保持接触。

这种将石墨烯起皱的技术不仅可用于制造超级电容器，也可以有其他应用。例如，皱巴巴的石墨烯材料可以用于制作柔性电池的电极，或者为特定的化学或生物分子制造可伸缩传感器。该项研究工作由美国海军研究办公室、美国国家科学基金会和中国千人计划支持。