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为纳米设备充电的装置在美问世

据美国物理学家组织近道，美国莱斯大学在储能设备微型化研究方面取得新进展选矿设备，开发出两款微型的充电装置，一种是薄膜式超级电容器，另一种是可充放电的纳米线，有望为将来的微型电才能知晓其安装位置子产品和纳米设备提供电源。这两项研究分别发表在科学家们研发了实用性高的装配式订箱机穿孔塑料花砖近期《自然 纳米技术》站和《纳米快报》上。

“虽然我们还很难推测这些供电器能给什么样的设备供电，随着纳米电子设备的发展，要求使用越来越小的电源，比如一些MEMS（微型机电系统）。中等设备有时也需要这些材料来供电，这种小型充电装置很有前景。”莱斯大学朴利克 阿加延说。

“很多人多年来应当注意的是一直在研究氧化石墨（GO），我们发现了氧化石墨能形成离子传导膜这一根本机制，而这在我们的薄膜电容器中非常关键。”阿加延解释说，当氧化石墨与水结合时能形成一种离子导体，容纳离子并作为一种固态的电解质和电绝缘层。氧化石墨能像海绵一样吸水，可容纳自身重量16%的水。“由此我们能把一薄层氧化石墨变成超级电容而无需添加任何东西，所要做的只是给电池制作图案和添加电极，而且这种装置还能用于外加电解液。”

激光产生的热量能将氧化石墨表面的氧吸出，使其变成可导电的还原氧化石墨（RGO），因此通过激光刻写技术，能把一薄层还原氧化石墨覆盖在氧化石墨上，并用绝缘的氧化石墨把导电的还原氧化石墨隔开，将其变成独立式超级电容器，能循环充放电数千次。经测试，这种薄膜电容展现了良好的电化性能，且不会产生化学副产物。

而可充放电的纳米线是一种混合型的电化装置，阳极是镍—锡（Ni-Sn），阴极是聚苯胺（PANI），结合了高能电池和超级电容器的优点。“它把阳极、阴极和电解质等关键组件都整合在一根纳米线上，这种充电设备代表了微型化的终极形式。”阿加延说，“随着纳米技术和制造技术的进步，各种功能性纳米线将成为未来纳米技术应用领域的基本建材。”

这些纳米线还能排成阵列提高供电能力。研究人员制作了一种模板，模板上有许多直径约200纳米的小孔，并给这些孔镀上一层铜膜；然后把镍—锡阳极嵌进去一半深度，再用化学方法将小孔扩大，给镍—锡涂上一薄层氧化聚乙烯（PEO）作为隔离层；最后用渗滤工艺将聚苯胺阴极接入小孔另一半。纳米线只有几微米长，整个设备加起来不过0.5平方厘米大小镗床。多个这种装置还可以并联，经过反复充放电测试，证明其性能良好，是一种很有前景的纳米电源设备。

研究人员还指出，在一根纳米线上制造功能完备的供电设备，有助于研究纳米尺度下的电化作用，提高电池性能，最终开发出的单根纳米线电池将能给一些纳米线半导体设备供电。