研究者发现褶皱石墨烯纸可用来制备可折叠柔性超级电容器

当我们把一张纸弄皱，一般意味着我们要将它扔掉。但是研究者发现把一片“石墨烯纸”（一种由二维碳材料粘合在一起组成的层状材料）弄皱却可以开发新的性能，可用于制备柔性电子设备储存能量用的可伸缩超级电容器。

这一发现由是由麻省理工大学机械工程和土木工程的XuanheZhao等在ScientificReports杂志中报道的。赵教授的研究团队讲到，这种新型的柔性超级电容器制作容易并且成本较低。

“许多研究者在探索石墨烯纸，它是制作超级电容的很好的选择，因为它有很大的比表面积”，赵教授说。他说现在柔性电子设备的发展，比如可穿戴或可植入的生物医药传感器或者检测设备，都需要柔性的能量存储系统。

像电池、超级电容器可以存储电量，但是他们主要是存储静电的而不是化学的电量，这意味着他们可以比电池更快的传输能量。现在赵教授和他的团队已经发现把一片石墨烯纸弄皱成非常混乱的状态，可以用来制备易弯曲和折叠的超级电容器，可以拉伸到原来尺寸的800%。为了证明这个性能，这个团队已经应用这个方法制备了一个简单的超级电容器。

赵教授的团队证明，这种材料可以做皱做平1000次，并且性能不会有明显的损失。“这种材料是非常结实的“，赵教授说，”我们可以在多个周期后取得很大的变形。“石墨烯，这种由单个碳原子组装成的六元环的结构，是已知的强度最高的材料。

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为了得到褶皱的石墨烯纸，要将一片材料放置于机械设备中，先在一个方向压缩，制作出一系列的平褶或活褶，然后在另一个方向做成混乱的褶皱的表面。拉伸时，材料可以很简单的就恢复成原来的平整的样子。

制作电容器需要两个导电层—在这种情况下，两层褶皱的石墨烯纸之间有一个绝缘层，在这个实验中是用的水凝胶材料。水凝胶也可以高度的变形和伸缩，所以这三层材料在弯曲和拉伸时也可以保持在一起。

虽然这最初的示范是做一个超级电容器，同样的褶皱技术可以应用于其他应用，赵教授说。比如，褶皱石墨烯材料可以应用于柔性电池的电极，或者用于制作可伸缩的特定的化学或者生物分子的传感器。

“这项工作对我来讲是非常激动人心的，“澳大利亚莫纳什大学的材料工程师DanLi说，他并没有参与这项研究。他说赵教授的团队提供了一个非常简单但是很有效的方法，通过控制多层石墨烯薄膜的褶皱制备超级电容器的可伸展电极。当其他团队制作柔性超级电容器时，他说，”使超级电容器可伸缩是一个很大的挑战，这种石墨烯纸提供了一种非常聪明的方式来应对这一挑战，我相信这会促进可穿戴能量存储设备的实现。“