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硼注石墨烯或将大力推动可穿戴设备的发展

时间:2015-05-28 16:10来源:科学之家 作者:火凡
点击: 次

　　

　　图片说明：莱斯大学的科学家使用激光将图案绘制在硼注聚酰亚胺材料上，制成了内部具有交错互扣手指状的超级电容器，这一电容器可以用于柔性科穿戴电子设备上。

　　莱斯大学（Rice University）科学家设计出了微型超级电容器，此项设计或许能推动可穿戴电子设备升级换代。将硼融入到激光效应的石墨烯设备中，其性能将会大大提高。

　　莱斯实验室的化学家James Tour使用商用激光，在普通聚合物上烧制图案，制成了轻薄、柔性的超级电容器。激光仅仅保留了顶层20微米的碳，使之成为相连的石墨烯泡沫状矩阵。注入硼酸聚合物后，研究人员发现原材料的储存电荷的能力翻了两番，从而提高了材料的能量密度。

　　科学家们声称，这一简单的制作过程也适用于制作催化剂、发射器组件、太阳能电池和锂电池组件等。

　　这项研究发表在ACS Nano 上。

　　就如同闪光灯一样，超级电容器可以以极快的速度进行充电和放电。研究人员声称，超级电容器可以提高口袋设备的电池能效，也包括其它的重电力应用设备，如电动车等的电池能效。同时，超级电容器具有体型小、柔性强、易包装等特点，用途广泛。

　　

　　图片说明：莱斯大学的科学家使用激光将图案绘制在硼注聚酰亚胺材料上，制成了内部具有交错互扣手指状的超级电容，这一电容可以用于柔性科穿戴电子设备上。

　　在早期的研究中，莱斯大学的研究生Peng Zhiwei实验了多种聚合物后，发现使用商用聚酰亚胺是最佳方案。在进一步的研究中，实验室将硼酸融入到聚酰胺酸中，浓缩成硼注聚酰亚胺板，然后使用激光进行光蚀。

　　研究人员说道：与无硼电容器相比，硼注超级电容器储电能力增强了3倍，能量密度增强9倍。同时，新设备在进行12000次稳定的充电-放电循环过程后，依然能够保持90%的原有性能；在进行8000次弯曲测试后，超级电容器仍完好无损。

　　

　　图片说明：上图是电子显微镜下的硼注聚酰亚胺泡沫的表面，以及被激光光蚀后的石墨烯。这一新材料有望应用于高效、柔性的电子设备能量储备设备中。

　　Tour教授说道：这一新技术将会运用到微型超级电容器的工业化生产中去。我们的研究表明，在对聚合物薄膜进行激光光蚀之前，可以添加其它化学元素和化学物质，从而调整和改进该材料的性能。一旦进行激光光蚀，其它化学元素就能真正地提高超级电容器的性能，使其更加适用于工业应用中。

　　

　　图片说明：上图是莱斯大学的科学家使用激光对聚合物材料片进行光蚀，形成的石墨烯边缘的电子显微镜影像。这些边缘使得这种材料适用于制备微型超级电容器。 

　　

　　图片说明：由莱斯大学设计的微型超级电容器或许能成为可穿戴设备的新发展的重要因素。在进行激光光蚀之前，使用硼对原材料进行处理，从而提高了激光效应石墨烯设备的性能。

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