移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、無(wú)人駕駛飛機(jī)和其他技術(shù)的爆炸式增長(zhǎng)推動(dòng)了對(duì)新型輕質(zhì)材料的需求。近日，休斯頓大學(xué)和德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員報(bào)道了一種結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器電極，該電極由還原的氧化石墨烯和芳綸納米纖維制成，比傳統(tǒng)的碳基電極更堅(jiān)固，用途更廣。

團(tuán)隊(duì)研究還證明，與傳統(tǒng)的建模方法（稱為多孔介質(zhì)模型）相比，基于材料納米結(jié)構(gòu)的建模可以更準(zhǔn)確地了解復(fù)合電極中的離子擴(kuò)散和相關(guān)特性。

“我們提議，與多孔介質(zhì)模型相比，基于材料納米結(jié)構(gòu)的這些模型更加全面、詳細(xì)、信息豐富且準(zhǔn)確，”比爾·庫(kù)克（UH）機(jī)械工程副教授Bill H. Ardebili說(shuō)。“更準(zhǔn)確的建模方法將幫助研究人員找到新型、更有效的納米結(jié)構(gòu)材料，這些材料可以提供更長(zhǎng)的電池壽命和更輕的能量。”

所測(cè)試的材料——氧化石墨烯和芳族聚酰胺納米纖維或rGO/ANF——由于其強(qiáng)大的電化學(xué)和機(jī)械性能是很好的選擇。超級(jí)電容器電極通常由多孔碳材料制成，可提供有效的電極性能。

雖然還原的氧化石墨烯主要由碳制成，但芳族聚酰胺納米纖維的機(jī)械強(qiáng)度可提高電極在多種應(yīng)用（包括軍事用途）中的多功能性。這項(xiàng)工作是由美國(guó)空軍科學(xué)研究所資助的。

Ardebili說(shuō)：“我們想傳達(dá)的是，基于多孔介質(zhì)的傳統(tǒng)模型可能不夠精確，無(wú)法設(shè)計(jì)這些新的納米結(jié)構(gòu)材料并研究這些材料用于電極或其他能量存儲(chǔ)設(shè)備。”這是因?yàn)槎嗫捉橘|(zhì)模型通常假定材料內(nèi)的孔徑均勻，而不是測(cè)量材料的不同尺寸和幾何特性。

Ardebili說(shuō)：“我們的建議是，多孔介質(zhì)模型可能很方便，但不一定準(zhǔn)確。對(duì)于最先進(jìn)的設(shè)備，我們需要更準(zhǔn)確的模型來(lái)更好地理解和設(shè)計(jì)新的電極材料。”