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聚丙烯酰胺水凝胶电解质使超级电容器具有极强的可拉伸性和可压缩

发布时间:2019-06-27 17:18 来源:未知 编辑:admin

  灵活的可穿戴电子设备需要同样灵活的可穿戴电源。在Angewandte Chemie杂志上,中国科学家推出了一种非常易拉伸和可压缩的聚电解质,与碳纳米管复合纸电极结合,形成一个超级电容器,可以拉长至1000%,压缩至50%,甚至可以获得,不要失去能力。

  超级电容器弥合了电池之间的差距,电池只是储能装置和普通电容器,它们能够非常快速地释放和吸收电能,但不能储存如此多的能量。由于它们能够在非常短的时间内充电和释放大量电能,超级电容器优选地用于再生制动,作为风力涡轮机中的功率缓冲器,并且越来越多地用于诸如膝上型计算机和数码相机的消费电子产品中。为了使超级电容器适合未来的电气需求,例如可穿戴设备和纸质电子产品,来自香港城市大学的Chunyi Zhi及其同事正在寻找赋予它们机械灵活性的方法。它可以用新的电解质材料实现:

  超级电容器中的电解质通常基于聚乙烯醇凝胶。为了使这种凝胶机械地更柔韧,必须添加橡胶或纤维等弹性组分。Zhi的新电解质基于不同的原理:它由用乙烯基官能化的二氧化硅纳米粒子(VSPN)增强的聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶组成。由于聚乙烯 - 二氧化硅纳米粒子的交联,这种材料非常易拉伸,并且由于聚电解质的性质,它具有高导电性,聚电解质可以与水一起膨胀并保持和转移离子。“VSNPs交联剂作为应力缓冲剂来消散能量并使PAM网络均匀化。这些协同效应是我们超级电容器固有的超拉伸性和可压缩性的原因,”Zhi说。

  为了用这种聚电解质组装工作的超级电容器,在预拉伸的聚电解质膜的每一面上直接铺设两个相同的碳纳米管复合纸电极。释放后,形成波浪状,手风琴状结构,显示出令人惊讶的电化学行为。“电化学性能随着应变的增加而增强,”科学家们发现了这一点。而且应变非常大,超级电容器在更高或相等的容量下保持1000%的拉伸和50%的压缩。这种灵活性使得这种聚电解质对包括可穿戴电子设备在内的新开发项目非常有吸引力。

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