科学家研发可伸缩超级电容器，其自带加热功能

（文章来源：科学之门）
杜克大学和密歇根州立大学的研究人员已经设计出一种新型超级电容器，即使被拉伸到原来的8倍大小，它也能保持完全的功能。它不会因反复拉伸而出现任何磨损，在10000次充放电循环后仅损失能量性能的几个百分点。

很多对科技不熟悉的人会问，什么是超级电容器呢？其实它就像电池一样能够储存能量，但和电池有一些重要的区别。与通过化学反应产生电荷的电池不同（手电筒里的干电池），这种超级电容器不能自己产生的电能，必须从外部充电。

说白了，超级电容器是一个独立于电源、可伸缩、灵活的电子系统的一部分，应用于可穿戴电子或生物医学设备等领域。超级电容器能够在短时间内大量放电，而不是通过长时间缓慢的细流。它们的充放电速度也比电池快得多，比可充电电池能承受更多的充放电循环。这使得它们非常适合于短时间、高功率的应用，例如在相机中设置闪光灯或在立体声中设置放大器。

“我们的目标是开发出能够在拉伸、扭曲或弯曲等机械变形中生存而不丧失性能的创新设备，”微软大学软机械和电子实验室主任曹说。但是，如果可伸缩电子设备的电源不可伸缩，那么整个设备系统将被限制为不可伸缩。

这种超级电容器会不会漏电呢？这种担心是非常必要的，在我们的生活中，北方冬天取暖用的电热毯伤人着火的例子非常多，因此大多数超级电容器和电路板上的任何其他元件一样坚硬易碎，这就是为什么格拉斯花了多年时间研究一种可伸缩的版本。为了制造可伸缩的超级电容器，格拉斯和他的研究团队首先在硅片上种植了一片碳纳米管森林——一片直径只有15纳米、高达20-30微米的数百万纳米管。大约是最小细菌的宽度和它感染的动物细胞的高度。

研究人员随后在碳纳米管森林的顶部覆盖了一层金纳米薄膜。就像一种集电器，它将器件的电阻降低了一个数量级，这使得器件的充放电速度更快，然后放松凝胶填充电极，使预应变释放，使其收缩到原来尺寸的四分之一。

“皱缩大大增加了小空间的可用表面积，从而增加了它所能容纳的电荷量，”格拉斯解释说如果我们有世界上所有的工作空间，一个平坦的表面将工作得很好。但是，如果我们想要一个可以在实际设备中使用的超级电容器，我们需要使它尽可能小。”

超级电容器不仅仅适用于穿戴设备。可伸缩超级电容器可以自行为一些未来的设备供电，也可以与其他组件结合，以克服工程上的挑战。例如，超级电容器可以在几秒钟内充电，然后缓慢地给作为设备主要能源的电池充电。这种方法已经被用于混合动力汽车的再生制动，在混合动力汽车中，能量的产生速度比储存速度要快。超级电容器提高了整个系统的效率。或者正如日本已经证明的那样，超级电容器可以为城市通勤巴士提供动力，在每一站上下乘客所需的短时间内完成完全充电。

很多人想把超级电容器和电池结合在一起。超级电容器可以快速充电，并能经受数千甚至数百万次的充电循环，而电池可以储存更多的电量，这样它们就可以持续很长时间。把它们放在一起一定是完美组合。这种穿戴安全、充电快速的超级电容器无疑会让我们的冬天变得更加温暖、更加安全、更加美丽，也会让交通变得更加快捷，科技改变生活。
（责任编辑：fqj）