紙のような「曲げられる電池」、米研究者が開発

セルロースとカーボンナノチューブを使ったこの電池は軽くて薄くて柔軟で、丸めたり、曲げたり、折ったりできる。
米レンセラール科学技術専門学校(RPI)は8月13日、黒い紙切れのように見える新しいエネルギーストレージを開発したと発表した。

 この電池の90%以上は、新聞紙やノートなどの紙に使われているセルロースでできており、軽くて薄く、柔軟性がある。RPIの研究者は、この紙にカーボンナノチューブを配置し(黒く見えるのはこのため)、これらのナノチューブが電極の役割を果たす。

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 この電池は紙のように柔軟なため、機能や効率を損なわずに丸めたり、曲げたり、折ったり、いろいろな形に切ったりできる。重ねれば全体的な出力を 高めることも可能だ。電解質には水を含まないイオン液体を使っているため、凍結や蒸発はなく、最高でカ氏300度(セ氏149度)、最低でカ氏マイナス 100度(セ氏マイナス73度)まで耐えられる。

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 またこの装置はリチウムイオンバッテリーとスーパーキャパシタの両方の機能を持ち、従来の電池に匹敵する長時間の安定した出力と、スーパーキャパシタのような迅速なエネルギー放出を実現するという。

 RPIは、この電池は軽量なため、小型の携帯機器のほか輸送車両にも適していると述べている。有害な化学薬品を使っていないため環境に優しく、人 体埋め込み型の医療機器にも利用できる可能性があるとしている。研究チームは、電解質を加えていない電池を用意し、人間の汗や血液、尿で自然に生じる電解 質を使ってこれを動かせることを示した。

 この電池は紙のように印刷することができ、材料も安価という。まだ量産の方法は開発されていないが、研究者らは最終的な目標として、新聞を印刷するような方法でこの紙電池を印刷することを目指している。




美國科學家開發微型紙電池

這種薄型紙電池可由人體血液或汗液驅動
這種薄型紙電池可由人體血液或汗液驅動。

美國科學家正在開發一種薄型紙電池,它是由人血或汗液驅動。這種黑色的紙可以剪裁或折疊成任何形狀,而不會損害其儲電能力。

專家們認為,這種裝置在未來可以用來驅動可置入人體的微型醫療裝置。

美國政府國家自然科學院學報刊登了這個最新研究成果。

BBC環境事務記者麥格拉思說,這個裝置不論是從外觀上、手感上,還是從重量上來看,都與紙張沒有兩樣。不過,這種黑色材料卻比一張A4紙張更加強勁有力。

科學家們將微型碳管塗在紙上,不僅使其變成黑色,而且使它能夠儲存電能。

不過,要使電池工作,還需要一個電解質,即導電的液體。研究人員發現,當這種裝置浸泡在人的血液、汗液或尿液中的時候,這些液體自然產生的電解質就可以用來激活電池。

這種薄型紙電池在驅動微型醫療裝置方面有著其它電池不可比擬的優勢,因為這種電池的儲能方式非常靈活,譬如可以用於心臟起搏器的驅動。

參與這項研究的美國科學家林哈特表示,這種紙電池還有很多其它的用途。

研究人員說,他們期望這種紙電池可以在未來三年面市。

詳細:

美國科學家12日宣布﹐他們已發明出一種紙電池。這種電池分量極輕﹐可以隨意彎曲﹐並且能夠生物降解。

    這項研發成果刊登在最新一期《國家科學院學報》月刊上。專家預計﹐它將在消費電子用品領域引起“軒然大波”。

    可以疊成任何形狀

    科學家研發出的紙電池模型面積很小﹐人們用拇指和食指就可以拈起它﹐但它卻可以發出2.5伏電壓﹐足以發動一個小型風扇或點亮一盞燈。這種紙電池還可以通過疊加的方式提高電壓﹐來給任何電器供電。

    紙電池由美國倫斯勒理工學院的師生們發明。羅伯特‧林哈特是學院生物工藝學和跨學科研究中心教授﹐也是紙電池項目組的一員。他說﹕“我們已經嘗試過疊加10片紙電池﹐但是誰說我們不能疊加500片。它們經得起卷﹑折﹑裁剪﹐還能疊成你想要的任何形狀。真是有無限創新可能。”

    研究人員說﹐紙電池有望替代現在消費電子用品領域常用的鋰電池。鋰電池是一種可充電電池﹐在筆記本電腦﹑數碼相機﹑手機﹐甚至混合燃料動力車發動機上都有廣泛運用。但為了使這些電子產品功能更強大﹐攜帶更方便﹐科學家們從未放棄過尋找更輕便﹑更高效電池的念頭。紙電池便是一次新突破。

    靈感來源于學生實驗

    和其它電池不同﹐紙電池是一個整體﹐而非不同部件拼湊而成。紙電池的電極為碳納米管﹐電解液為含鐵溶液﹐電極和電解液均被“嵌”在紙中﹐紙中的纖維素則具有隔離膜的作用。

    林哈特說﹐這一構想最初來源于他的學生們。他們試圖把紙溶解﹐制成用于滲析儀器的膜。與此同時﹐倫斯勒理工學院材料科學系普裡克爾‧阿加延教授的學生也正嘗試用聚合物制造碳納米管復合材料。

    兩組研究人員合作後意識到﹐可以用紙代替聚合物來制造碳納米管復合材料。

    兩個研究小組合作制造出了薄如“紙”的復合材料。對于這種一面黑﹐一面白的新型材料﹐有人調侃說“看上去有幾分像電池”。研究人員從這句話中萌生靈感﹐18個月後成功制造出紙電池模型。

    希望將來能“印刷”紙電池

    阿加延教授預言﹐紙電池潛力無限。例如﹐紙電池可以和太陽能電池結合起來﹐儲存電量﹐待到需要時才發電﹔還可以利用紙電池的原理制造出一種特殊車門﹐在汽車運行中提供電能。

    但馬裡蘭大學工程學教授彼得‧科菲納斯認為﹐這一設想“造價高昂”。

    他說﹕“這種可變形電池的好處是﹐你可以隨意卷曲它。然而﹐碳納米管十分昂貴。所以從商業角度來看﹐如果你想大量生產這種電池﹐成本非常高。而且它看上去並不比市場上現有的電池和超級電容器好用多少。”

    但即便這樣﹐科菲納斯也不得不承認﹐可變形電池確有巨大潛力。

    林哈特的研究小組制造的紙電池模型成本低廉﹐目前他們正在致力于尋找大批量生產廉價紙電池的途徑。他們希望﹐將來能像印刷報紙那樣“印刷”紙電池。

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