它是1月22日的新闻。作为现代社会中必不可少的材料，塑料具有出色的隔热性能。但是，在1970年代，科学家意外发现某些塑料也是导电的。这一发现完全改变了材料科学的模式，并为电子设备和能源存储打开了新的应用程序前景。
根据IT家居，水罐（3,4-乙二烯乙烯多烯）（PEDOT）是使用最广泛的导电塑料之一。 PEDOT是一种柔性且透明的膜，通常用于保护摄影膜和电子组件免受静态电干扰。它也用于触摸屏，有机太阳能电池和电气变色设备（例如智能窗户）。但是，由于商用pedot材料的电导率和表面积有限，其在储能领域的潜力受到限制。
加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的化学家通过创新方法成功控制了PEDOT的形式，以使其生长准确的纳米纤维结构。这些纳米纤维不仅具有出色的电导率，而且显着增加了材料的表面积，从而大大提高了PEDOT的能量存储能力。相关研究结果发表在《高级功能材料杂志》上。
超级电容器和电池的工作原理截然不同。电池通过缓慢的化学反应来存储能量，而超级电容器则通过在材料表面积聚电荷来存储和释放。这种机制使超级电容器能够非常迅速地充电和排放，这非常适合需要快速释放的应用程序，例如混合动力和电动汽车动力学能源回收系统和摄像头闪光灯。因此，具有更好开发性能的超级电容器是减少化石燃料依赖性的重要方法之一。但是，超级电容器面临的主要挑战是如何创建具有足够表面积的材料来存储大量能量，而传统的PEDOT材料在这方面没有执行。
加州大学洛杉矶分校的研究团队通过独特的天然气增长技术成功地垂直准备了PEDOT纳米纤维。这些纳米纤维似乎向上生长，从而大大增加了材料的表面积，从而可以存储更多的能量。具体而言，研究人员用含有氧 - 晶烯纳米烯片和氯化铁的液体在石墨片上滴落，然后将样品暴露于PEDOT分子的蒸汽中。与传统的PEDOT材料不同，这种新方法使聚合物生长出厚实的蓬松结构，并且表面积显着增加。
通讯作者和UCLA材料科学家Mage El-Kady Mage El-Kady Mage El-Kady Mage El-Kady：“这种材料的垂直生长特性使我们能够创造更多的能量电极。” “电荷存储在材料的表面上，而传统的电荷表面积不足，无法存储大量充电。
实验结果表明，这种新型的PEDOT材料在多个关键指标上表现良好，并且超出了预期。它的电导率是商用PEDOT产品的100倍，使其在充电储存率更高。更引人注目的是，这些PEDOT纳米纤维的电化学活动表面积是传统PEDOT的四倍。增加表面积意味着可以将更多的能量存储在相同体积的材料中，从而显着改善了超级电容器的性能。
由于这个新工艺，在石墨烯片上生长的纳米纤维层具有迄今为止报告的最高电荷存储容量之一 - 每平方厘米4,600毫升超过4,600毫升是传统PEDOT的十倍以上。此外，该材料还显示出极高的耐用性，可以承受超过70,000个充电和放电周期，远远超过了传统材料。这些突破已经为更快，更高效，更耐用的超级电容器铺平了道路，这对可再生能源行业具有重要意义。
“我们的电极表现出出色的性能和耐用性，这表明石墨烯PEDOT在超级电容器中的应用潜力很大，并有助于满足社会的能源需求。”杰出的理查德·凯纳（Richard Kaner）教授说。凯纳（Kaner）的研究团队在导电聚合物领域拥有超过37年的研究史。在他的博士学位上，他参加了导电塑料的导师Alan MacDiarmid和Alan Heeger的发现，后者获得了诺贝尔奖。
