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。

紙張時(shí)候已經(jīng)過(guò)氣?據(jù)美國(guó)《連線》科學(xué)(Wired Science)報(bào)道，科學(xué)家們已經(jīng)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(xiàng)研究結(jié)果拉近了人們與超輕型、可打印電池之間的距離，此類(lèi)電池將有望制成模片，植入電腦、手機(jī)或太陽(yáng)能電池板使用。該研究日前發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》(Proceedings of the National Academy of Sciences)。

美國(guó)紐約州特洛伊市倫斯勒理工學(xué)院(Rensselaer Polytechnic Institute)研究員羅伯特·林哈德(Robert Linhardt)表示：“能量?jī)?chǔ)備是解決能源問(wèn)題的重要方面之一。”而這種基于紙張的電池設(shè)備性能優(yōu)良。

該成果聯(lián)合研究人員、斯坦福大學(xué)助理教授崔屹(Yi Cui)解釋說(shuō)，“紙電池”之所以性能優(yōu)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(cuò)形成的矩陣。其寬廣的表面積有利于墨水吸附，該種特性對(duì)于碳納米管墨水同樣適用。當(dāng)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(dāng)電極，與電解液中的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。納米管紙張組合使傳統(tǒng)依靠金屬的儲(chǔ)能裝置可以選用更輕型的材料進(jìn)行存貯。

研究員們通過(guò)以下程序來(lái)制作可彎曲、可卷折、可傳導(dǎo)的紙張：首先準(zhǔn)備兩張已涂滿碳納米管墨水的紙張;然后將一張未經(jīng)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(qiáng)調(diào)，傳統(tǒng)上利用塑料薄膜制成的儲(chǔ)能材料被膠帶粘住再撕開(kāi)時(shí)，上面的電解涂層就會(huì)被同時(shí)帶走;而這種“紙電池”儲(chǔ)能材料，用膠帶粘住撕開(kāi)，上面的碳納米管墨水涂層不會(huì)被粘走。另外，使用銀質(zhì)納米線也可以使紙張導(dǎo)電。

據(jù)估算，涂有1千克碳納米管墨水的“紙電池”(即導(dǎo)電紙)，可以使一只40瓦功率的電燈泡持續(xù)發(fā)光1小時(shí)。因此，“紙電池”與傳統(tǒng)基于塑料等材料的扁平儲(chǔ)能裝置相比，具有更高能效。此外，科學(xué)家們還利用導(dǎo)電紙來(lái)收集鋰離子電池內(nèi)的電流，為發(fā)光二極管供能。

據(jù)崔屹介紹，盡管過(guò)去也發(fā)明了用纖維素作為可導(dǎo)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(dǎo)電材料。下一步要做的就是大規(guī)模推廣這一技術(shù)。崔屹表示，這不會(huì)是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樵旒埿g(shù)、印刷術(shù)都已經(jīng)很成熟。