大麻纖維“比石墨烯還好”
轉自: 本站原創瀏覽: 5009發布: 2015-08-10
科學家稱大麻作物的廢纖維可以變成高性能儲能裝置。他們將大麻皮桿“烹制”成碳納米片并制造和“石墨烯一樣或更好” 的碳納米片。
美國研究人員稱這種大麻技術可用于電動車和動力工具。該研究成果在舊金山舉行的美國化學協會會議上公布。
紐約克拉克森大學的David
Mitlin博士主持了該研究。他說，人們會問：為什么是大麻？而他的回答是，“為什么不呢？我們制造的這種跟石墨烯一樣的材料的價格只是石墨烯的千分之一——而且是廢物利用。所用的大麻是合法種植的，完全不含四氫大麻酚——跟消遣性毒品沒有任何關系?！?/span>
包括中國、加拿大和英國在內的國家會種植工業大麻用于制造服裝和建筑材料。但剩下的韌皮纖維暨內皮通常作為垃圾填埋物。
Mitlin的團隊將這些纖維回收制成超級電容器——一種改變電子產品充電方式的儲能設備。
傳統電池存儲能量多，但充電緩慢。超級電容器可以迅速充滿電，對于依賴高電平功率瞬爆的機器十分理想。例如，在電動車上，超級電容器用于回饋制動。
一直以來，科學家們將研發理想的超級電容器的重點主要都放在石墨烯上。石墨烯比鉆石硬、比銅導電能力強、比橡膠有彈性。但是，石墨烯的主要問題在于其價格昂貴。
Mitlin博士此前領導的阿爾伯塔大學的研究組最擅長的就是尋找廉價的可持續性替代材料。
他們試驗了各種生物垃圾，從泥煤苔到蛋無所不有。最近，他們的研究主題是將香蕉皮轉化成電池。
Mitlin博士說，“生物垃圾可以做十分有意思的事。我們研究出了獨家秘方?！?/span>
訣竅是將合適的植物纖維根據相應的電子設備定制—根據其有機結構。
“香蕉皮可以轉變成密集的碳塊-我們叫做偽石墨——對鈉離子電池用處很大?！彼忉尩?。
“但是大麻纖維結構相反——可以做成高表面積的薄片——對超級電容器很有用?！?/span>
他說，第一步是“烹制——像用高壓鍋一樣。這叫做水熱合成。一旦木質素和半纖維素融化，留下了碳納米片——一種偽石墨烯結構?！?/span>
通過將薄膜制成電極，并利用一種離子液體作為電解質，Mitlin團隊研發出了工作溫度區間寬泛和高能量密度的超級電容器。這種裝置完全組裝后，能量密度為到每公斤12瓦時，這是目前市面上電池設備的
2到3倍，其充電時間少于6秒。它可以在0-100攝氏度之間工作。
Mitlin發表的論文認為這種裝置的性能“與商業化石墨烯裝置等同或更高”。
“顯然大麻不可能做到所有石墨烯能做的事?！?/span>Mitlin博士承認?！暗珜τ趦δ芏?，它表現不錯，而且價格低廉?！?/span>
目前Mitlin博士創建了一家名為Alta
Supercaps的公司，希望能夠開始小規模生產。
該公司計劃向石油和天然氣業推銷裝置，因為高溫可操作性是其優勢。
Mitlin 博士認為該技術能變廢為寶，從而有助于經濟發展。何況，大麻是一種非常容易生長的植物，材料的來源十分方便。
無錫市翻譯協會譯自：phys.org
