瞬間充電將成現(xiàn)實(shí)

　　美國(guó)科研人員制成了一種新型超級(jí)電容(DLC，double-layercapacitors)，只需200微秒的時(shí)間即可完成充電，并在交流電路的測(cè)試中獲得了成功。(人類每次眨眼的時(shí)間約為0.2秒—0.4秒，即20萬(wàn)微秒—40萬(wàn)微秒)。超級(jí)電容(Supercapacitors)也稱雙電層電容器，是一種新型儲(chǔ)能裝置，能在幾秒鐘內(nèi)完成充電，此外還具有容量大、功率高、使用壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)，在數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦、新能源汽車等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

　　超級(jí)電容主要通過(guò)導(dǎo)體的表面來(lái)存儲(chǔ)電荷，因此用于存儲(chǔ)電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。目前超級(jí)電容大多采用多孔化活性炭結(jié)構(gòu)來(lái)擴(kuò)大儲(chǔ)能面積，這種龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離，使其與普通電容相比儲(chǔ)能容量更大，與電池相比能量傳遞速度更快。但就某些設(shè)備而言，這區(qū)區(qū)幾秒的充電時(shí)間仍然顯得有些長(zhǎng)。

　　由美國(guó)JME公司(位于俄亥俄州謝克海茨市的一家電容公司)總裁JohnRMiller所帶領(lǐng)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)超級(jí)電容的結(jié)構(gòu)和電極進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，使其充電的時(shí)間縮短到了200微秒。

　　新的電極由美國(guó)維吉尼亞州威廉瑪麗學(xué)院(CollegeofWilliam&Mary)的RonOutlaw設(shè)計(jì)。整體由一組與底座垂直的石墨烯基片構(gòu)成：石墨烯基片只有一個(gè)原子厚，由等離子體化學(xué)沉積而成;其基座由10納米厚的石墨制成。Miller形象地稱其為“一組600納米高的土豆片并排站在一起”。實(shí)驗(yàn)顯示，與原先的多孔化活性炭結(jié)構(gòu)制成的超級(jí)電容相比，新電容效率更高，能在更短的時(shí)間內(nèi)完成充電。

　　研究小組稱，這種新型超級(jí)電容不但能夠取代比其大6倍的傳統(tǒng)電容以騰出更多的空間，還能更好地平抑電路中的電壓波動(dòng)。此外，該電容還在一個(gè)交流整流濾波電路的測(cè)試中獲得了成功，而先前由于多孔化活性炭電阻率明顯大于金屬，超級(jí)電容曾一度被認(rèn)為不能用于交流電路。

　　下一步他們還將設(shè)法使石墨烯薄片更長(zhǎng)更平行，以在最大電容量和離子流最小束縛中找到一個(gè)平衡點(diǎn)，使超級(jí)電容發(fā)揮出更好的性能。而隨著重量和尺寸逐漸縮小，超級(jí)電容還將在航空、航天、軍事等更多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

　　相關(guān)研究成果已發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。