當(dāng)我們把一張紙弄皺，一般意味著我們要將它扔掉。但是研究者發(fā)現(xiàn)把一片“石墨烯紙”（一種由二維碳材料粘合在一起組成的層狀材料）弄皺卻可以開發(fā)新的性能，可用于制備柔性電子設(shè)備儲(chǔ)存能量用的可伸縮超級(jí)電容器。

這一發(fā)現(xiàn)由是由麻省理工大學(xué)機(jī)械工程和土木工程的XuanheZhao等在ScientificReports雜志中報(bào)道的。趙教授的研究團(tuán)隊(duì)講到，這種新型的柔性超級(jí)電容器制作容易并且成本較低。

“許多研究者在探索石墨烯紙，它是制作超級(jí)電容的很好的選擇，因?yàn)樗泻艽蟮谋缺砻娣e”，趙教授說。他說現(xiàn)在柔性電子設(shè)備的發(fā)展，比如可穿戴或可植入的生物醫(yī)藥傳感器或者檢測(cè)設(shè)備，都需要柔性的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。

像電池、超級(jí)電容器可以存儲(chǔ)電量，但是他們主要是存儲(chǔ)靜電的而不是化學(xué)的電量，這意味著他們可以比電池更快的傳輸能量。現(xiàn)在趙教授和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)把一片石墨烯紙弄皺成非常混亂的狀態(tài)，可以用來制備易彎曲和折疊的超級(jí)電容器，可以拉伸到原來尺寸的800%。為了證明這個(gè)性能，這個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)應(yīng)用這個(gè)方法制備了一個(gè)簡(jiǎn)單的超級(jí)電容器。

趙教授的團(tuán)隊(duì)證明，這種材料可以做皺做平1000次，并且性能不會(huì)有明顯的損失。“這種材料是非常結(jié)實(shí)的“，趙教授說，”我們可以在多個(gè)周期后取得很大的變形。“石墨烯，這種由單個(gè)碳原子組裝成的六元環(huán)的結(jié)構(gòu)，是已知的強(qiáng)度最高的材料。

為了得到褶皺的石墨烯紙，要將一片材料放置于機(jī)械設(shè)備中，先在一個(gè)方向壓縮，制作出一系列的平褶或活褶，然后在另一個(gè)方向做成混亂的褶皺的表面。拉伸時(shí)，材料可以很簡(jiǎn)單的就恢復(fù)成原來的平整的樣子。

制作電容器需要兩個(gè)導(dǎo)電層—在這種情況下，兩層褶皺的石墨烯紙之間有一個(gè)絕緣層，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中是用的水凝膠材料。水凝膠也可以高度的變形和伸縮，所以這三層材料在彎曲和拉伸時(shí)也可以保持在一起。

雖然這最初的示范是做一個(gè)超級(jí)電容器，同樣的褶皺技術(shù)可以應(yīng)用于其他應(yīng)用，趙教授說。比如，褶皺石墨烯材料可以應(yīng)用于柔性電池的電極，或者用于制作可伸縮的特定的化學(xué)或者生物分子的傳感器。

“這項(xiàng)工作對(duì)我來講是非常激動(dòng)人心的，“澳大利亞莫納什大學(xué)的材料工程師DanLi說，他并沒有參與這項(xiàng)研究。他說趙教授的團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)非常簡(jiǎn)單但是很有效的方法，通過控制多層石墨烯薄膜的褶皺制備超級(jí)電容器的可伸展電極。當(dāng)其他團(tuán)隊(duì)制作柔性超級(jí)電容器時(shí)，他說，”使超級(jí)電容器可伸縮是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，這種石墨烯紙?zhí)峁┝艘环N非常聰明的方式來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，我相信這會(huì)促進(jìn)可穿戴能量存儲(chǔ)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。“