プリーツグラフェンは、並外れたエネルギー貯蔵能力を持っていることがわかりました

誰かが一枚の紙をくしゃくしゃにするとき、それは通常彼がそれを投げなければならないことを意味します。しかし、研究者たちは、炭素原子の2次元層によって結合された材料であるプリーツグラフェン紙に、並外れた格納式スーパーキャパシタを作成するために使用できる新しい特性があることを発見しました。コンデンサは、フレキシブル電子デバイスのエネルギーを蓄えることができます。マサチューセッツ工科大学の機械工学および土木環境工学の助教授であるZhaoXuanheと、他の4人の著者が、ScientificReports誌に調査結果を発表しました。研究チームは、新しいフレキシブルスーパーキャパシタは製造がより簡単で、製造コストが低くなるはずだと述べました。

二次元の「カーボンペーパー」は、フレキシブル電子デバイスに電力を供給する格納式のスーパーキャパシタを形成できます。

プリーツグラフェンを形成するために、ポリマー材料の層が最初に二次元に引き伸ばされ、次にグラフェンが引き伸ばされたポリマー材料に結合される。

プリーツグラフェンを形成するために、ポリマー材料の層が最初に二次元に引き伸ばされ、次にグラフェンが引き伸ばされたポリマー材料に結合される。一次元の伸縮が解除されると、走査型電子顕微鏡（SEM）で得られた左下の図に示すように、グラフェンに規則的なしわが現れます。最後に、他の次元方向のストレッチが解放されると、混合プリーツがグラフェンに表示されます（左上の図を参照）。右上のパネルのSEM画像は、グラフェンがわずかにプリーツをつけられた状態にあることを示しています。右下のパネルのSEM画像は、平坦化されたプリーツグラフェンを示しています。写真は研究者から提供されたものです。

プリーツグラフェンスーパーセンサー図

プリーツグラフェンスーパーセンサー図（図の左上部分）。上層と下層は基板として使用されるポリマーであり、黒い2つの層はプリーツグラフェンであり、白い中間層は電解質として使用されるヒドロゲルです。この図は、スーパーキャパシタの実際の製品を示しています。これは、スーパーキャパシタがその導電特性に影響を与えないことを示しています。写真は研究者から提供されたものです。

誰かが一枚の紙をくしゃくしゃにするとき、それは通常彼がそれを投げなければならないことを意味します。しかし、研究者たちは、炭素原子の2次元層によって結合された材料であるプリーツグラフェン紙に、並外れた格納式スーパーキャパシタを作成するために使用できる新しい特性があることを発見しました。コンデンサは、フレキシブル電子デバイスのエネルギーを蓄えることができます。

マサチューセッツ工科大学の機械工学および土木環境工学の助教授であるZhaoXuanheと、他の4人の著者が、ScientificReports誌に調査結果を発表しました。研究チームは、新しいフレキシブルスーパーキャパシタは製造がより簡単で、製造コストが低くなるはずだと述べました。

趙玄河氏は、「多くの人がグラフェン紙を研究している。グラフェンは単位質量あたりの表面積が非常に大きいため、スーパーキャパシターの製造に使用できる優れた材料になっている」と語った。彼はまた、今日のフレキシブル電子デバイスの開発には、ウェアラブル、埋め込み型の生物医学センサーや監視デバイスなどのフレキシブル電気エネルギー貯蔵システムが必要であると指摘しました。

スーパーキャパシターはバッテリーと同様に電気エネルギーを蓄えることができますが、スーパーキャパシターは電気エネルギーを化学エネルギーの形ではなく主に静的電気の形で蓄えるため、スーパーキャパシターはバッテリーよりも速く電気エネルギーを供給します。 Zhao Xuanheと彼のチームは、グラフェン紙の層を混合折り目にすることで、元のサイズの8倍に曲げたり伸ばしたりできるスーパーキャパシタを作成できることを実証しました。原理の証明として、研究チームはこの方法を使用して単純なスーパーキャパシタを作成しました。

チームは、1,000回繰り返し折り目を付けて平らにした後、材料の性能が大幅に低下しないことを示しました。 Zhao Xuanhe氏は、「グラフェン紙は非常に耐久性があり、何度も大きな変形に耐えることができます」と述べています。グラフェンは、炭素原子の厚さが1つしかない六角形の純粋な炭素構造であり、既知の最も強力な材料の1つです。 。

プリーツグラフェン紙を作るために、材料の層を最初に機械装置に置き、材料の層を一方向に圧縮して一連の相互に平行なプリーツを形成し、次に他の方向に圧縮して混合プリーツを形成する。表面。この材料の層は、伸ばすと簡単に平らになります。

コンデンサを形成するには、2つのコンデンサが必要です。この例では、2層のプリーツグラフェン紙が必要です。 2層のコンデンサの間に絶縁層が必要です。この例では、絶縁層はヒドロゲルでできています。プリーツグラフェンのように、ヒドロゲルは強い変形能と延性を持っています。したがって、曲げたり伸ばしたりしても、3つの層は接触したままになります。

研究に参加しなかったオーストラリアのモナッシュ大学の材料工学教授であるLiDanは、次のように述べています。「この研究には本当に興奮し、驚いています。彼は、研究チームが非常にシンプルで効率的なコンセプトを提供したと指摘しました。多層グラフェン膜の折り畳みを制御することによりスーパーキャパシターを製造するための格納式電極の開発。「他のチームがすでに柔軟なスーパーキャパシターを製造しているとき、格納式スーパーキャパシターの製造は大きな課題です。この記事は、この課題に対処するための賢い方法を提案し、ウェアラブルエネルギー貯蔵デバイスをすべての人にもたらすと信じています。 「」

研究チームには、華中科技大学のQi Jianfeng、Cao Changyang、Feng Yaying、デューク大学のLiuJieも含まれています。この作品は、国立海軍事務所、国立科学財団、および中国国立千人計画によって資金提供されました。

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