http://www.physorg.com/news179427849.html
By Janelle Weaver, December 7, 2009
(PhysOrg.com) -- Stanford 科學家正在駕馭奈米技術，以日常所用的紙張形態，迅速生產超輕量、可曲折的電池與超級電容器（supercapacitors）。
Yi Cui（崔屹，材料科學與工程助教授）表示，只要在一張紙上塗佈以奈米碳管與銀奈米線製成的墨水，就能夠製造出高傳導性的儲存裝置。
"社會真的需要低成本、高效能的能源儲存裝置，例如電池與簡單的超級電容，" 他說。
像電池那樣，電容器能保有電荷，不過時間更短暫。然而，電容器存、放電力的速度比電池快很多。
Cui 的研究以「Highly Conductive Paper for Energy Storage Devices」為題，發表在今日的 PNAS 上。
將一張普通的紙浸入已注入奈米碳管與銀奈米線的墨水中，它就能變成電池或是超級電容器。
"這些奈米材料很特別，" Cui 說。"它們是直徑非常小的一維結構，" 直徑小幫助奈米材料緊緊吸附在纖維構成的紙上，使得電池與超級電容經久耐用。這種紙超級電容器能維持 4 萬次的充、放電循環 -- 至少比鋰電池多十倍。這些奈米材料也製造理想的導體，因為它們在移動電流上比一般導體更有效率，Cui 表示。
Cui 先前曾利用塑膠創造奈米材料能量儲存裝置。他的新研究證明，電池更為持久，因為墨水牢固地吸附在紙張上（回答問題，「紙還是塑膠」？）更讚的是，你能弄皺或折疊紙電池，或將它浸泡在酸性或鹼性溶液中，而效能不會降低。"我們就差沒試過，當你燒了它會發生什麼事，" 他說。
紙的彈性使許多靈巧的應用成為可能。"如果我想讓我的牆塗上導電的能源儲存裝置，" Cui 表示，"我可以用一把刷子。" 在他的實驗室中，他把紙電池連到一個 LED 上（那大放光明），像訪客展示這款電池。
紙超級電容器，也許對於電動車或混合車這樣的應用特別有用，那倚賴電力迅速的傳遞。紙超級電容的高表面與體積比（surface-to-volume ratio）讓它佔有優勢。
"這項技術有潛力在短時間內商業化，" UCB 化學教授 Peidong Yang（楊培東）表示。"我不認為它會被限制在能源儲存裝置上，" 他說。"那有潛力在許多電子裝置中成為非常棒的、低成本的彈性電極。"
Cui 預測，最大的影像莫過於分散電力網（distribution grid）上的大規模電力儲存裝置。例如，在夜間所產生的過量電力能被儲存以供日間尖峰時段使用。風力農場與太陽能系統也需要儲存器。
"這種紙（電池）最重要的部份是，一種日常生活中的簡單事物 -- 紙 -- 能當作基質運用，透過簡單的製程製造出實用的導電電極，" Yang 表示。"那基本上是與日常生活相關的奈米技術。"
Cui 的研究團隊包括博士後學者 Liangbing Hu（胡良斌）與 JangWook Choi（周建沃），以及畢業生 Yuan Yang（楊洋）
※ 括號內姓名均為音譯。
◆ 紙電池 能源儲存新兵
【經濟日報╱編譯呂佩憶／綜合外電】2009.12.09
普通紙張有朝一日可能變成輕薄電池供應各種電子裝置電力。近年來紙張印刷品因電子郵件、電子書和線上新聞等電子媒體的問世而節節敗退，如今紙電池的發明，可望讓紙張扳回一城。
史丹福大學的科學研究員7日發表報告指出，已成功研發將銀和碳奈米材料製成的墨水塗佈在紙張上，將紙張變成「紙電池」。紙電池的出現可望成為輕薄、高效能的能源儲存裝置。
墨水不僅可以附著在紙張上，也可附著在單壁碳奈米管和銀奈米線薄膜上。先前的研究發現，相較於用在筆記型電腦等電子產品的鋰離子電池，以矽奈米線製成的電池效能高出十倍之多。
史丹福大學的研究員在《美國國家科學院院刊》所發表的研究報告中指出，善用成熟的紙張科技，就可以使用可導電的紙張做為集電器和電極，使紙張成為低價、輕盈而高效能的能源儲存裝置。
電動車及電動卡車的市場一直都有很大的障礙，因為電池的重量過重，加上壽命太短。研究員說，有了輕薄如紙的電池，不僅電動或油電混合車輛可以使用，也能讓電子產品的重量更輕、使用壽命更長，未來甚至可望進一步開發出紙製電子產品。
史丹福大學材料科學與工程助理教授、也是研究員之一的崔屹（Yi Cui）說，現在社會上非常需要低成本、高效能的能源儲存設備，例如電池和簡單的超電容器。
他還表示，除了可以應用於行動電子設備和可穿戴的電子裝置之外，紙張超電容器還可以用於各種需要即時大容量電力的電器設備。
崔屹說：「因為紙電池和超電容器成本非常低，也很適合用於電網能源儲存裝置。」
柏克萊加州大學的化學教授楊培東說，這項技術很快就可以變成商品販售。
◆ 銀＋奈米碳塗料／輕薄紙電池 儲能新希望
自由時報 2009.12.09
〔國際新聞中心／綜合報導〕美國史丹福大學科學家七日宣布，已成功地將塗滿銀與奈米碳材塗料的紙張轉化成「紙電池」，普通紙張未來可望成為驅動各類電子裝置的輕薄電池，為輕薄又高效能的新型能源儲存裝置帶來希望。
成本低 可用在各類電器
史丹福材料科學與工程學系助理教授，同時也是研究報告共同撰稿人崔屹（Yi Cui）指出，電池和簡單的超級電容（supercapacitors）等這類低成本、高效能的能源儲存裝置，正符合當前社會需求。除攜帶式與穿戴式電子產品外，充當超級電容的紙張，還可以應用在即時需要高電量的各類電器上。此外，由於這種紙電池或超級電容可將成本壓到極低，電容和電池一樣可儲存電荷，但時間較短，但電容的充放電速度要比電池快上許多。
可充放電四萬次 傳輸快
只要在一張紙上塗上由奈米碳管和奈米銀線組成的塗料，紙張馬上就會變成高導電性的儲能裝置。崔屹指出，這些單維結構奈米材料的直徑很小，使塗料得以緊密地附著在紙張上，充當電池或超級電容都很耐久。紙超級電容可充放電四萬次，比現有的鋰電池還強。這些奈米材料也是十分理想的導體，因為它們傳輸電力的效率要比一般導體高出許多。
相較於目前筆記型電腦等電子裝置使用的鋰電池，以往的研究曾發現，矽奈米線能用來製造電力達鋰電池十倍的電池。這份發表於「美國國家科學院院刊」網路版的研究報告指出，這類電池能有效應用在電動與油電混合車上，除了讓電子產品重量減輕、壽命更長外，未來甚至可能導致紙電子產品的誕生。
加州大學柏克萊分校化學系教授楊培東（Peidong Yang）認為，這項技術具有在短期內商業化的潛力，而且範圍將不限於儲能裝置。
※ 相關報導：
＊ Highly conductive paper for energy-storage devices
http://www.pnas.org/content/early/2009/12/04/0908858106.abstract
Liangbing Hu, Jang Wook Choi, Yuan Yang, Sangmoo Jeong,＊ 紙電池或能供電給服裝與包裝材料中的電子裝置
Fabio La Mantia, Li-Feng Cui and Yi Cui
PNAS Published online before print December 7, 2009,
doi: 10.1073/pnas.0908858106
＊ 印出來的「電池」
＊ 葡萄牙團隊造出第一個「紙」電晶體
＊ 紙電晶體能成為矽的另類選擇？
＊ 彈性、透明的超級電容器
＊ 彈性「憶阻器」
＊ 「電子膠」加速奈米結晶體傳導
＊ 科學家打造「單原子電晶體」
＊ 來自印表機的電子裝置
＊ 來自 DNA 的奈米級摺紙術
＊ 華盛頓大學 Solheim 實驗室示範玻璃 3D 列印
＊ 電動車 Google創辦人＋台灣科技業另場冒險
沒有留言:
張貼留言