一個(gè)基本的化學(xué)發(fā)現(xiàn)將很快使樹(shù)木在高科技儲(chǔ)能裝置中發(fā)揮出重要作用。美國(guó)俄勒岡州I立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)方法可把地球上最豐富的有機(jī)聚合物、樹(shù)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分——纖維素，轉(zhuǎn)變成超級(jí)電容器的構(gòu)件。該研究結(jié)果刊登在最新一期的《納米快報(bào)》上。

超級(jí)電容器是具有非凡的高功率的能量設(shè)備，在工業(yè)領(lǐng)域從電子產(chǎn)品到汽車(chē)和航空業(yè)應(yīng)用廣泛。而高成本卻一直是阻礙其推廣使用和生產(chǎn)出高品質(zhì)碳電極的攔路虎。

俄勒岡州立大學(xué)開(kāi)發(fā)的新方法可以低成本、快速及環(huán)保地生產(chǎn)摻雜氮的納米多孔碳膜超級(jí)電容器電極。唯一的副產(chǎn)物甲烷可以用作燃料。

這項(xiàng)研究的首席作者、該大學(xué)化學(xué)助理教授紀(jì)秀磊(音譯)說(shuō)：“這個(gè)簡(jiǎn)單、快速和具有潛力的工藝是非常激動(dòng)人心的。這是首次證明可以用氨與纖維素反應(yīng)，創(chuàng)建出這些摻雜氮的納米多孔碳膜。令人驚訝的是，這一基本的化學(xué)反應(yīng)在之前并未報(bào)道過(guò)。我們將把便宜的木材變成有價(jià)值的高科技產(chǎn)品。”

據(jù)報(bào)道，這些納米尺度的碳膜相當(dāng)薄，1克表面積可達(dá)近2000平方米，而這正是使其在超級(jí)電容器里起到作用的部分。新的工藝操作既快又便宜，像纖維素濾紙一樣簡(jiǎn)單，從概念上類(lèi)似于咖啡壺的一次性紙過(guò)濾器。在高溫和氨氣下，將纖維素轉(zhuǎn)換為所需超級(jí)電容器的納米多孔碳材料，并能夠大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)。

這種材料制造出的超級(jí)電容器是一種能量存儲(chǔ)裝置，要比電池充電快速得多，并具有更大的功率。它們大多被用在各種類(lèi)型的需要快速蓄電并且可釋放強(qiáng)大能量的設(shè)備當(dāng)中。超級(jí)電容器可以在計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子產(chǎn)品如閃光燈、數(shù)碼相機(jī)中使用;在重工業(yè)，可以給從起重機(jī)到鏟車(chē)的任何一個(gè)設(shè)備供電;還可以捕獲其他可能會(huì)被浪費(fèi)掉的能量，例如制動(dòng)系統(tǒng)的操作。而其能量存儲(chǔ)能力可以啟動(dòng)除顫器、打開(kāi)飛機(jī)上的緊急滑梯、大大提高混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的效率。此外，納米多孔碳材料還可用于吸附氣體污染物、環(huán)保過(guò)濾器和水處理等。

研究人員說(shuō)：“世界各地的超級(jí)電容器有許多應(yīng)用，但現(xiàn)在該領(lǐng)域的發(fā)展大大受到成本制約。如果我們采用這種快速、簡(jiǎn)單的工藝制造儲(chǔ)能設(shè)備器件，未來(lái)將會(huì)有巨大的獲益。”