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特定微器件充电有望毫秒时间内完成


    可弯折柔性化手机、智能化手表、智能化谷歌眼镜、智能化健康跟踪器、智能化耳机……随着高度集成化、轻量便携化、可穿戴式、可植入式等新概念,柔性化、智能化电子产品不断出现,迫切需要开发与其高度兼容的具有高储能密度、柔性化、功能集成化的微纳储能器件,为其提供功率源,解决它们的动力问题。近日,大连化物所吴忠帅研究员团队在柔性化、微型化石墨烯基超级电容器的研究方面取得新进展,成功获得了二维噻吩纳米片与石墨烯叠层结构复合薄膜,应用于高性能、柔性化、微型化超级电容器。相关研究成果发表在《Advanced Materials》杂志上。

   作为微纳储能器件研究领域的前沿研究方向之一,此类石墨烯微型超级电容器(Micro-Supercapacitors)不仅能够解决微型电池功率密度低、电解电容器能量密度不高的问题,而且有望作为新一代的微量能量与功率源,与微纳电子器件直接融合集成。石墨烯已被证明是一种极具前景的高性能超级电容器电极材料,不仅仍有很大的研究空间和突破的可能,而且有望较快实现其工业应用。

   为了发展高性能的微型超级电容器,该团队吴忠帅博士在前期研究中已开发出一系列小型化、柔性化、平面化、高性能石墨烯微型超级电容器。例如,利用甲烷等离子体还原技术和光刻微加工技术相结合,成功地制备出石墨烯基高功率平面微型超级电容器;采用层层自组装氧化石墨烯与多聚赖氨酸,并在层间插入硼酸,经高温处理获得氮硼共掺杂的石墨烯薄膜,应用于高体电容和倍率性能的微型超级电容器;利用交替堆叠的方法制备出高致密、高导电性聚合物/石墨烯、活化石墨烯/石墨烯薄膜材料,应用于高比能量微型柔性超级电容器;利用喷涂方法制备出石墨烯导电聚合物(PEDOT∶PSS)薄膜应用于超薄、可打印,并具有交流线性滤波功能的超级电容器。

   此类石墨烯微型超级电容器能充分利用石墨烯二维特征和器件的平面交叉构型,极大地缩短了电解液离子的传输距离,可获得充电或放电速度比常规电容器快1000倍以上的新型储能器件,有望在毫秒时间内完成对特定微器件充电。这些柔性化、微型化超级电容器显示出重要的应用前景。大连日报(赵雪君 记者谢小芳)




发布日期:2016-11-23    点击数:

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