石墨烯皺摺有助於提升電池電極性能

多孔的碳可在現代電池化學組成中製造出最高效的電極，但是，美國布朗大學(Brown University)的研究人員表示，業界為此吃了一番苦頭後終於學到了經驗教訓。他們認為應該從石墨烯氧化物(碳、氧與氫的組合)著手，然後僅需反覆搓揉石墨烯使其產生皺紋與皺摺，可讓原本平坦的石墨烯薄片提高400%的性能，從而打造出電流密度更高的高效電池。

將石墨烯放在收縮片上使其產生皺紋與皺摺，可望增強石墨烯的特性

Source：Brown University

「多代石墨烯氧化物架構可以透過特定的機械變形順序加以編程，」布朗大學教授Robert Hurt與Ian Wong，以及博士後研究人員Po-Yen Chen及其他5位研究人員，共同在最新一期的《先進材料》(Advanced Materials)期刊中發表這項研究成果。

據研究人員介紹，「每一種新的變形導致由現有較小圖型的特性組合逐漸放大，顯示其具有『結構性』記憶。研究結果表明，這些多級的架構是超疏水的，能夠像電化學電極一樣展現卓越的功能。」

「在抓皺石墨烯氧化物後，可使其具有高度的伸縮性、靈活性且不會斷裂，」Wong表示，「同時還能保持良好的導電性。這樣的功能可用於能感測並響應外來刺激的多功能可穿戴設備， 例如化學偵測等。」

經由「編程」與「記憶」，布朗大學的研究人員認為，皺紋與皺摺可加以控制，在製造環境重複進行。事實上，研究人員們已經建立一個可重複步驟的參考目錄了，能夠顯示如何經由編程一連串的皺紋與皺摺步驟，為每一種想要的結果實現「記憶」。

為了精確地控制皺紋與皺摺，布朗大學的研究人員在Shrinky Dinks收縮膜上沈積石墨烯——Shrinky Dinks是一種能經加熱收縮所預期量的聚合物。接著在將這種聚合物溶解掉後，即可留下滿是皺紋與皺褶的石墨烯。重複這一過程，直到以編程配方達到理想的 結果為止，研究人員得以重複達到相同的結果，從而為製造商開啟了製造更優質電極的全新途徑。

在研究人員們還嘗試不同的配置， 例如在揉皺與褶皺以前，試著夾緊一側或薄膜另一端，探索如何以水平或垂直的不同方向控制這一過程，以便在出現皺褶以前產生平行縐紋等。利用他們所謂的「多 代」途徑，研究人員們建立了一些配方目錄，可使電極收縮到較原有尺寸更緊密40倍的大小。

研發人員們已經發表了「結構的分類學」(taxonomy of structures)目錄。下一步，研究人員們計劃將這項技術嘗試用於各種不同的材料上。

以不同順序收縮的各種模式產生不同類型的結構

Source：Brown University

其他共同進行這項研究的人員還包括Jaskiranjeet Sodhi、Yang Qiu、Thomas Valentin、Ruben Spitz Steinberg以及Zhongying Wang等人。

編譯：Susan Hong

本文授權編譯自EE Times，版權所有，謝絕轉載

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