杜克大学和密歇根州立大学的研讨人员规划了一种新式超级电容器，即便将其拉伸到本来巨细的8倍，它仍能充沛的发挥功用。它不会因重复拉伸而发生任何磨损，在1万次充放电后，其能量功用仅损耗几个百分点。
研讨人员想象的超级电容器是一个电力独立、可弹性、灵敏的电子体系的一部分，运用于可穿戴电子设备或生物医学设备。
研讨结果宣布在3月19日的《Matter》杂志网络版上。研讨团队包含密歇根州立大学包装、机械工程、电子和计算机工程助理教授Changyong Cao，以及杜克大学电子和计算机工程教授、高档作者Jeff Glass。他们的合著者是来自杜克大学的博士生Yihao Zhou和Qiwei Han，研讨科学家Charles Parker，以及来自麻省理工学院的博士生Yunteng Cao。
“咱们的方针是开宣布一种立异的设备，可以在拉伸、改变或曲折等机械变形的状况下不损失功用。” Changyong Cao说，他是密歇根州立大学软机械和电子实验室的主任。“但假如可拉伸电子设备的电源不行拉伸，那么整个设备体系将被限制为不行拉伸。”
超级电容器能像电池相同贮存能量，但有一些重要的差异。与经过化学反应贮存能量并发生电荷的电池不同，静电双层超级电容器(EDLSC)是经过电荷别离来贮存能量，并且不能自己发电。它有必要从外部来历充电。在充电进程中，电子在设备的一个部分被树立起来，然后从另一个部分被移除，因而当两头衔接起来时，电就会在它们之间快速活动。
与电池不同的是，超级电容器可以在短时刻内开释很多能量，而不是经过缓慢的源源不断。它们的充放电速度也比电池快得多，并且比可充电电池的充放电周期更长。这使得它们很适合于短时刻、高功率的运用，例如在照相机中设置闪光灯或在立体声音响中设置放大器。
可是大多数超级电容器和电路板上的其他元件相同坚固易碎。这便是怎么回事Changyong Cao和Jeff Glass花了几年时刻来研讨可拉伸的版别。
在他们的新论文中，研讨人员展现了他们在这一点上的效果，制作了一个邮票巨细的超级电容器，可以带着超越2伏电压。当4个超级电容衔接在一同时，就像许多设备需求AA或AAA电池相同，超级电容可认为2伏卡西欧手表供电一个半小时。
为了制作可弹性的超级电容器，Glass和他的研讨团队首先在硅片上栽培了一片碳纳米管林——由数百万纳米管组成，直径只要15纳米，高20-30微米。这大约是最小的细菌的宽度和它感染的动物细胞的高度。
然后，研讨人员在碳纳米管森林的顶部掩盖一层薄薄的金纳米膜。金层就像一种电收集器，将设备的电阻下降一个数量级，使设备可以更快地充放电。
然后，Glass将工程流程交给Changyong Cao, 后者将碳纳米管森林转移到金层朝下的预拉伸弹性体基板上；再将充溢凝胶的电极放松，使预应变开释，让其缩小到本来巨细的四分之一。这一进程将薄薄的一层金压碎，并将碳纳米管森林中的“树”压在一同。
“这种曲折大幅度提升了在一小块空间内可用的外表积，然后增加了它所能包容的电荷量。”Glass解说道，“假如咱们具有全世界一切的空间，平整的外表将可以正常作业。但假如咱们想要一个超级电容器，用于真实的设备，那就需求使它尽可能小。”
然后用凝胶电解质填充这块鳞次栉比的“森林”，在纳米管外表捕获电子。当最终两个电极夹在一同时，施加的电压使一侧的电子负载，而另一侧的电子被抽干，就形成了一个充电的超级可拉伸超级电容器。
“咱们还需求做一些作业来树立一个完好的可弹性的电子体系。” Changyong Cao说，“在这篇论文中展现的超级电容器还没有到达咱们想要的程度。但有了这个强壮的可拉伸超级电容器的根底，咱们将可以把它集成到一个由可拉伸导线、传感器和探测器组成的体系中，然后创造出彻底可拉伸的设备。”
研讨人员解说说，可拉伸的超级电容器自己可认为一些未来的设备供电，或许可以与其他元件相结合来战胜工程上的应战。例如，超级电容器可以在几秒钟内充电，然后缓慢地给作为设备首要能量来历的电池充电。这种方法已被用于混合动力轿车的再生制动，在混合动力轿车中，能量发生的速度比贮存的速度快。超级电容器提高了整个体系的功率。或许，正如日本现已证明的那样，超级电容器可认为城市通勤的公交车供给动力，在每一站完结一次彻底充电所需的时刻很短。
“很多人想把超级电容器和电池衔接在一同。”Glass说。“超级电容器充电速度快，可以接受数千次乃至数百万次的充电，而电池可以贮存更多的电量，因而可以正常的运用很长时刻。把它们放在一同不失为一举两得的方法，究竟它们在同一个电气体系中有两种不同的功用。”
原文来历：https:///releases/2020/03/200319142441.htm
