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“储能电缆”:蓄能技术新突破  

2014-06-10 16:50:44|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》

纳米技术科学家开发了一种能够在一根轻质铜线中同时传输和储存电量的方法。听起来像是科幻小说里的情节,但由于技术上的突破,这将可能变成现实。

  


Figure 1图片来源:Z. Yu & J. Thomas Adv. Mater. http://dx.doi.org/10.1002/adma.201400440 (2014)
 
想象一下,在你的夹克面料中可随身携带为你的MP3播放器、智能机和电动汽车充电所需的所有电能?
 
听起来像是科幻小说里的情节,但中佛罗里达大学(Universityof Central Florida)一间实验室开发出的突破性技术,使之可能成为现实。
 
到目前为止,电缆仅仅被用于电力传输。然而,纳米技术科学家JayanThomos和他的博士研究生余泽南已经开发出一种能够在一根轻质铜线中同时传输并存储电量的方法。
 
他们的工作将是材料科学杂志《先进材料》(Advanced Materials)6月30日那期封面故事的焦点,最新一期的《自然》杂志也已经发表了关于此项技术的评述。
 
“这是一个有趣的想法,当我们将之付诸实践并开始谈论这项技术时,所有人都说‘嗯,出人意料,这太独特了。’”,Thomas教授这样说道。
 
Thomas教授介绍说铜线只是起点,最终随着技术的改善,特种纤维也将被开发出特殊纳米结构从而实现导电并存储电能。
 
更直接的应用将在电动汽车、太空运载火箭和便携电子设备的设计和开发中体现出来。由于能够在同一根导线中存储和传输能量,笨重且占空间的电池或将过时。这将进一步使电子设备小型化,或将之前用于电池的空间用作他用。以太空运载火箭为例,这有希望减轻负载,降低发射成本,Thomas教授说道。
 
Thomas教授和他的团队在一根铜线上开始他们的工作。他们首先在铜线外表面生长了一层纳米晶须。接着他们用一种特殊合金处理晶须并制作出一个电极。由于需要两个电极才能形成大量的电能存储,所以他们要出一种方法来加工第二个电极。
 
他们给铜线晶须层的外面覆盖上很薄的塑料层,然后再另外在一层金属包层内侧生长晶须(第二个电极和外包层),然后把内侧有晶须的金属包层包裹在铜线上。这些层由一种特殊胶粘合在一起。由于纳米晶须层是绝缘的,因此内部铜线仍保留传输电力的能力,而铜线周围的层面可独立存储大量电能。
 
换言之,Thomas教授及其团队在铜线外围创建了一个超级电容器。而超级电容器可存储大量电能,比如大到能够为汽车和重型建筑设备提供动力的电量。
 
Thomas说尽管仍有大量工作要做,但这一技术将能转移到其他材料上,催生出经特殊处理的制衣纤维,其所存储的电能足够完成许多大型任务。例如,如果将柔性太阳能电池和此类纤维串联制成夹克,便可以独立为电子小器件和其他设备提供动力。
 
Thomas教授说道:“这非常令人兴奋,我们一步步将其实现。我喜欢每天赶到实验室,看看接下来我们能实现什么。有时也会不尽人意,但即使是失败也教会我们很多东西。”
 
余泽南是此项工作的合作者。他在Thomas教授的纳米能量光电组工作。该研究组的研究工作主要集中在纳米结构超级电容器及锂电池、纳米结构光陷阱太阳能电池、3D显示应用光折变聚合物以及非线性光学材料等方面。(作者:中佛罗里达大学    翻译:禾斗     审稿:张哲  易逸度)
 
原文链接:
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140602101714.htm
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