美國倫斯勒理工學(xué)院（Rensselaer Polytechnic Institute）的研究人員最近發(fā)明了一種新的能量存儲設(shè)備（電池）,，這一裝置很容易讓人誤以為是一張“黑色的紙”。 此種應(yīng)用納米技術(shù)設(shè)計的電池重量極輕,、極其纖薄,、十分柔軟,，可以用于現(xiàn)在以及將來可能出現(xiàn)的小型器具、植入型醫(yī)療器械以及交通工具中,，并能達到人們所需要的能量需求,。 性能獨特 用途廣泛 該電池可以在300～-100℃的環(huán)境下正常使用。該電池另一個獨特的功能就是,，它可以作為高容量的電池使用,，同時也可以被用作大功率的超級電容器，而在絕大多數(shù)的電氣系統(tǒng)中兩者通常都是單獨的組成部分,。另一個關(guān)鍵的特點就是,，此類電池還可以使用人的血液或者汗液來幫助供應(yīng)該電池的能量。 這一成果的詳細(xì)內(nèi)容已經(jīng)發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》雜志上,，文章題為“基于納米技術(shù)的,、柔軟的能量存儲設(shè)備”。 此電池的紙樣外表并不是偶然的,，因為它90%是由纖維素做成,，和新聞用紙、活頁,、午餐紙袋以及幾乎所有類型的紙張所使用的植物成分相同,。 倫斯勒理工學(xué)院的研究人員向這張“紙”中“注入”了排列好的碳納米管，這也是為什么這是張黑顏色的“紙”,。納米管就像電極一樣使該存儲可以傳導(dǎo)電,。該儀器被設(shè)計成鋰離子電池，同時也是一個超級電容器,，它可以提供與常規(guī)電池一樣的長時間穩(wěn)定的功率輸出,，同時也像超級電容器一樣可以迅速爆發(fā)出很高的能量。 該電池可以被卷成卷,、被扭曲,、折疊甚至可以用來裁剪成各種形狀，都不影響其機械完整性和功效,。而且此紙樣電池可以像一疊打印紙那樣堆起來,，這樣可以增強總的功率輸出。 該論文的合著者,、倫斯勒理工學(xué)院生物觸媒和代謝工程的Robert Linhardt教授說：“此電池的本質(zhì)和普通的紙張沒有區(qū)別,，但是這張‘紙’是以高智慧的方式制造的,。我們并沒有將許多張放在一起，它是單獨的,、完整的裝置,。其組成成分是分子結(jié)構(gòu)上相互連接的：碳納米管的印跡是深入在紙內(nèi)的，而且電解液都是滲透進紙內(nèi)的,。由這些成分最后組成的成品就是這樣一個看起來,、摸上去、甚至稱重都和紙一樣的裝置,。” 學(xué)科碰撞 智慧結(jié)晶 這一獨特的由納米組成的紙樣電池的發(fā)明是很多不同學(xué)科碰撞的結(jié)果,，需要材料科學(xué)、能量存儲以及化學(xué)方面的專業(yè)知識,。除了Linhardt,，該論文的作者還包括材料科學(xué)和工程的Pulickel M. Ajayan教授和從事化學(xué)研究的Omkaram Nalamasu教授。 研究人員使用了離子性液體,，從本質(zhì)上來說是液體鹽,，作為該電池的電解質(zhì),。值得注意的是離子性液體并不含有水,，也就是說在該類電池中沒有可以結(jié)冰或者蒸發(fā)的物質(zhì)。沒有水這一物質(zhì),，使得該紙質(zhì)能量存儲裝置可以在極端的溫度條件下正常工作,。 除了可以用在很多小型可手持的電器設(shè)備中，該紙電池極輕的重量使得此類電池成為了汽車,、飛機甚至輪船的理想選擇,。它還可以被制成不同的形狀，比如汽車門,，這很有可能引出許多重要的新工程學(xué)上的發(fā)明,。Shaijumon教授還說：“由于該電池的成分絕大部分為紙，所以它也是環(huán)保的,。” 同時紙也具有很高的生物相容性,，所以這種新型紙樣電池/超級電容器的混合體具有作為植入體內(nèi)儀器電源的潛質(zhì)。該研究小組制造出沒有添加電解質(zhì)的紙電池,，并證明了人體汗液,、血液以及尿液中自然產(chǎn)生的電解質(zhì)就可以用來激活該電池。Pushparaj教授說：“這樣就可以用此類電池作為類似起搏器這樣小型器械的電源,，同時還不會將普通電池中常見的那些有害的化學(xué)物質(zhì)帶入人體內(nèi),。” 制造該紙電池的材料并不貴，但是眼下研究小組還沒有找到一條便宜的,、可大量生產(chǎn)該器械的辦法,。他們的最終目標(biāo)是可以像印刷報紙那樣一卷一卷地生產(chǎn),。 Ajayan教授表示：“當(dāng)我們攻克這一技術(shù)之后，我們基本上就有能力印刷電池以及超級電容器了,。我們認(rèn)為這一技術(shù)正是當(dāng)前的能源市場以及電子產(chǎn)業(yè)所需要的,，人們總是在不斷地追求更小、更輕的電源,。而我們的這一紙電池可以適用于任何種類的電器,。” 該研究小組已經(jīng)申請了該項發(fā)明的專利保護。當(dāng)前他們正致力于推進該器械的效率,，并在探索不同的生產(chǎn)技術(shù),。（吳鵬飛）
