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变废为宝:丢弃烟头可用作超级电容制造材料

来源:中国科技网-科技日报 作者:王小龙 2014年08月11日 01:03
[导读] 街头的烟头似乎毫无用处,但科学家却发现了它们的价值。

原标题:香烟过滤嘴可用作超级电容制造材料

性能或超石墨烯和碳纳米管

科技日报讯 (王小龙)街头随处可见的烟头在不少人看来只是碍眼的垃圾,但一组韩国的科学家却发现了它们的价值——将其变成了制造超级电容的原材料。研究人员发现,这没人待见的“烟屁股”虽然“出身卑微”,却能为超级电容的性能带来大幅度的提升。这一点就算是材料界的“当红明星”石墨烯和碳纳米管也只能自叹不如。相关论文发表在8月5日出版的《纳米技术》杂志上。

据估计,全球每年会产生大约5.6万亿个烟蒂,总重量达766571吨。许多国家都正在制定严格的规定,希望减少由此带来的污染和火灾隐患。而新研究不但能够以绿色环保的方式对这些烟头进行无害化处理,还能将其转化为能够存储能量的高性能材料,在计算机、手持设备、电动汽车和风力涡轮发电机上获得应用。

物理学家组织网8月6日的报道称,这个由韩国首尔大学的科学家组成的研究团队发现,香烟过滤嘴大部分是由醋酸纤维素纤维制成,而这种物质能够通过一步简单的燃烧分解法转化为碳基材料。经过处理,由香烟过滤嘴所制成的碳基材料表面布满了微小的孔隙,对制造超级电容而言,这种结构的材料尤其难能可贵。一个高性能的超级电容材料必须具备较大的反应面积,而这种布满微小孔隙的碳基材料正好能够满足这一条件。不同孔径的组合能够确保由该材料制成的超级电容具有较高的功率密度,能够让超级电容具备快速充电的能力。

研究人员称,因成本低、表面积大、导电性和稳定性好,碳是制造超级电容常用的一种原料。世界各地的科学家正在努力提高超级电容的能量密度和功率密度,以及循环使用寿命、稳定性等性能,同时还试图进一步降低其生产成本。新研究只需一个简单的步骤就能将香烟过滤嘴转化为高性能的碳基材料,在解决环境污染的同时,满足社会对能源的需求。

实验显示,这种碳基材料所制成的电极能够很好地吸附和释放电荷。此外,还具备较高的容量。由于具有独特的孔隙结构,在用于制造超级电容时,其性能表现甚至优于同为碳系的石墨烯和碳纳米管。

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