左：電子顯微鏡掃描下的普通紙張；右：涂上碳納米管墨水的紙張。

　　【CPP114】訊：紙張時候已經過氣?據美國《連線》科學(Wired Science)報道，科學家們已經用近乎辦公室普通用紙的紙張，加上一些碳和銀的納米材料，制成了電池和超電容器。

　　這項研究結果拉近了人們與超輕型、可打印電池之間的距離，此類電池將有望制成模片，植入電腦、手機或太陽能電池板使用。該研究日前發表于《美國國家科學院學報》(Proceedings of the National Academy of Sciences)。

　　美國紐約州特洛伊市倫斯勒理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)研究員羅伯特·林哈德(Robert Linhardt)表示：“能量儲備是解決能源問題的重要方面之一。”而這種基于紙張的電池設備性能優良。

　　該成果聯合研究人員、斯坦福大學助理教授崔屹(Yi Cui)解釋說，“紙電池”之所以性能優良，主要是由于紙的多孔性：從納米層次而言，紙好似纖維交錯形成的矩陣。其寬廣的表面積有利于墨水吸附，該種特性對于碳納米管墨水同樣適用。當碳納米管墨水與紙張接觸，碳納米管可能正好利用靜電力“緊緊吸附在(紙)纖維素上”。

　　“紙電池”裝置中，紙張就像是支架，而碳納米管則充當電極，與電解液中的電解質發生反應。納米管紙張組合使傳統依靠金屬的儲能裝置可以選用更輕型的材料進行存貯。

　　研究員們通過以下程序來制作可彎曲、可卷折、可傳導的紙張：首先準備兩張已涂滿碳納米管墨水的紙張;然后將一張未經處理的紙放在這兩張紙中間;最后將這三層紙放在電解液中。研究員們強調，傳統上利用塑料薄膜制成的儲能材料被膠帶粘住再撕開時，上面的電解涂層就會被同時帶走;而這種“紙電池”儲能材料，用膠帶粘住撕開，上面的碳納米管墨水涂層不會被粘走。另外，使用銀質納米線也可以使紙張導電。

　　據估算，涂有1千克碳納米管墨水的“紙電池”(即導電紙)，可以使一只40瓦功率的電燈泡持續發光1小時。因此，“紙電池”與傳統基于塑料等材料的扁平儲能裝置相比，具有更高能效。此外，科學家們還利用導電紙來收集鋰離子電池內的電流，為發光二極管供能。

　　據崔屹介紹，盡管過去也發明了用纖維素作為可導電材料支架的方法，但此次還是第一次采用普通紙張作為導電材料。下一步要做的就是大規模推廣這一技術。崔屹表示，這不會是個問題，因為造紙術、印刷術都已經很成熟。

 

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