據(jù)美國媒體5月12日報道，德克薩斯大學奧斯汀分校機械工程系材料科學與工程教授Rodney S. Ruoff領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊成功制備出一種由石墨烯衍生出的新型三維多孔碳材料。利用該材料作為電極組裝成的超級電容器，其能量密度可達到鉛酸電池的水平，同時還保持超級電容器固有的高功率輸出和極快的充電速度，有望應(yīng)用于電動汽車以及解決風能、太陽能等間歇性能源的存儲問題。
這項工作主要是由該研究小組的博士后研究員朱彥武博士及合作者來完成，于5月12日發(fā)表在《科學》（Science）雜志的在線預(yù)印版本ScienceXpress上。該小組的另一位博士后蔡偉偉博士也參與了此項研究。這一發(fā)現(xiàn)意義深遠：它有望使超級電容器存儲的電能大大增加至電池的水平，將成為電化學儲能設(shè)備和其他許多前所未有的研究領(lǐng)域的一個里程碑。
在電化學儲能設(shè)備中，超級電容器被比喻為“百米運動員”，其能量轉(zhuǎn)移速度和效率都非常高，但是通常儲存的電能少；而電池更像是“馬拉松運動員”，具有較高的能量存儲能力，充放電速度雖然慢但較穩(wěn)定。“我們合成的新型碳材料像海綿一樣具有大量的納米級微孔，其比表面積達到了3100平方米每克（兩克此種材料的表面積就和一個美式橄欖球場的大小相當），它的導(dǎo)電性也比一般材料高得多。”Ruoff教授說，“而且合成這種多孔碳材料的過程比較簡單，很容易實現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)。當我們發(fā)現(xiàn)這種單原子厚度的新型碳材料用作電極時表現(xiàn)出的優(yōu)越性能后，我們意識到這個研究方向——這種三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳材料，很可能是作為超級電容器的最佳電極材料。”
該校工程學院院長Gregory L. Fenves評論說，“Ruoff和他的科研團隊給我們詮釋了在面對重大挑戰(zhàn)時什么才是真正的創(chuàng)新性。這個團隊的研究者已經(jīng)找到了一種提高超級電容器能量存儲效率的有效方法。”
該團隊的合作者包括德克薩斯大學達拉斯分校的研究人員、布魯克海文國家實驗室的科研工作者以及佛羅里達美國康塔儀器公司的工作人員。
