據(jù)外媒報(bào)道，電動(dòng)汽車和電動(dòng)飛機(jī)變得越來(lái)越受歡迎，意味著大家可能能夠擺脫化石燃料，走向更可持續(xù)的未來(lái)。雖然重大的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)極大地提升了此類工具的效率，不過(guò)仍有幾個(gè)問(wèn)題阻礙它們得到普及。
(圖片來(lái)源：德克薩斯農(nóng)工大學(xué))
最大的挑戰(zhàn)之一與質(zhì)量有關(guān)，因?yàn)槟壳半妱?dòng)汽車的電池和超級(jí)電容器都非常重。美國(guó)德克薩斯農(nóng)工大學(xué)(Texas A&M University)工程學(xué)院的一個(gè)研究小組正從一個(gè)獨(dú)特的角度研究該問(wèn)題。
現(xiàn)在大多數(shù)的研究都集中于增加電池和超級(jí)電容器的能量密度，以減輕它們本身的重量，進(jìn)而降低電動(dòng)汽車的重量。不過(guò)，德克薩斯農(nóng)工大學(xué)Artie McFerrin化學(xué)工程系的教授Jodie Lutkenhaus博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組認(rèn)為，可以在車身結(jié)構(gòu)面板中存儲(chǔ)能量以減輕電動(dòng)汽車和電動(dòng)飛機(jī)的重量。此種方法帶來(lái)了技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)樾枰邪l(fā)與車身結(jié)構(gòu)面板具有相同機(jī)械性能的電池和超級(jí)電容器。然而，電池和超級(jí)電容器的電極通常都是由脆性材料制成，機(jī)械強(qiáng)度并不強(qiáng)。
不過(guò)，該研究小組提出了一種制造新型超級(jí)電容器電極的工藝，使得此種電極的機(jī)械性能得到了極大的改善。在此次研究中，該研究小組基于多巴胺功能化石墨烯和凱夫拉爾納米纖維制出了非常堅(jiān)固且堅(jiān)硬的電極。多巴胺也是一種神經(jīng)傳遞素，是一種具有高度黏附性的分子，可以模仿能夠讓貽貝粘到任何表面的蛋白質(zhì)，采用多巴胺和鈣離子使得該電極的機(jī)械性能得到顯著改善。
事實(shí)上，研究人員推出的超級(jí)電容器電極是迄今為止，具備最高功能效率的石墨烯電極。功能效率是一個(gè)指標(biāo)，基于機(jī)械性能和電化學(xué)性能評(píng)估多功能材料。
此次研究帶來(lái)了一個(gè)全新的結(jié)構(gòu)電極系列，為輕型電動(dòng)汽車和電動(dòng)飛機(jī)的發(fā)展打開了大門。雖然目前該項(xiàng)研究集中于超級(jí)電容器上，Lutkenhaus博士希望能夠應(yīng)用研究成果，研發(fā)出堅(jiān)固且堅(jiān)硬的電池。
