科學(xué)家稱大麻作物的廢纖維可以變成高性能儲(chǔ)能裝置。他們將大麻皮桿“烹制”成碳納米片并制造和“石墨烯一樣或更好” 的碳納米片。

美國(guó)研究人員稱這種大麻技術(shù)可用于電動(dòng)車和動(dòng)力工具。該研究成果在舊金山舉行的美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)議上公布。

紐約克拉克森大學(xué)的David Mitlin博士主持了該研究。他說，人們會(huì)問：為什么是大麻？而他的回答是，“為什么不呢？我們制造的這種跟石墨烯一樣的材料的價(jià)格只是石墨烯的千分之一——而且是廢物利用。所用的大麻是合法種植的，完全不含四氫大麻酚——跟消遣性毒品沒有任何關(guān)系?！?/span>

包括中國(guó)、加拿大和英國(guó)在內(nèi)的國(guó)家會(huì)種植工業(yè)大麻用于制造服裝和建筑材料。但剩下的韌皮纖維暨內(nèi)皮通常作為垃圾填埋物。

Mitlin的團(tuán)隊(duì)將這些纖維回收制成超級(jí)電容器——一種改變電子產(chǎn)品充電方式的儲(chǔ)能設(shè)備。

傳統(tǒng)電池存儲(chǔ)能量多，但充電緩慢。超級(jí)電容器可以迅速充滿電，對(duì)于依賴高電平功率瞬爆的機(jī)器十分理想。例如，在電動(dòng)車上，超級(jí)電容器用于回饋制動(dòng)。

一直以來，科學(xué)家們將研發(fā)理想的超級(jí)電容器的重點(diǎn)主要都放在石墨烯上。石墨烯比鉆石硬、比銅導(dǎo)電能力強(qiáng)、比橡膠有彈性。但是，石墨烯的主要問題在于其價(jià)格昂貴。

Mitlin博士此前領(lǐng)導(dǎo)的阿爾伯塔大學(xué)的研究組最擅長(zhǎng)的就是尋找廉價(jià)的可持續(xù)性替代材料。

他們?cè)囼?yàn)了各種生物垃圾，從泥煤苔到蛋無所不有。最近，他們的研究主題是將香蕉皮轉(zhuǎn)化成電池。

Mitlin博士說，“生物垃圾可以做十分有意思的事。我們研究出了獨(dú)家秘方?！?/span>

訣竅是將合適的植物纖維根據(jù)相應(yīng)的電子設(shè)備定制—根據(jù)其有機(jī)結(jié)構(gòu)。

“香蕉皮可以轉(zhuǎn)變成密集的碳?jí)K-我們叫做偽石墨——對(duì)鈉離子電池用處很大?！彼忉尩馈?/span>

“但是大麻纖維結(jié)構(gòu)相反——可以做成高表面積的薄片——對(duì)超級(jí)電容器很有用?！?/span>

他說，第一步是“烹制——像用高壓鍋一樣。這叫做水熱合成。一旦木質(zhì)素和半纖維素融化，留下了碳納米片——一種偽石墨烯結(jié)構(gòu)?！?/span>

通過將薄膜制成電極，并利用一種離子液體作為電解質(zhì)，Mitlin團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了工作溫度區(qū)間寬泛和高能量密度的超級(jí)電容器。這種裝置完全組裝后，能量密度為到每公斤12瓦時(shí)，這是目前市面上電池設(shè)備的 2到3倍，其充電時(shí)間少于6秒。它可以在0-100攝氏度之間工作。

Mitlin發(fā)表的論文認(rèn)為這種裝置的性能“與商業(yè)化石墨烯裝置等同或更高”。

 “顯然大麻不可能做到所有石墨烯能做的事?！?/span>Mitlin博士承認(rèn)?！暗珜?duì)于儲(chǔ)能而言，它表現(xiàn)不錯(cuò)，而且價(jià)格低廉?！?/span>

目前Mitlin博士創(chuàng)建了一家名為Alta Supercaps的公司，希望能夠開始小規(guī)模生產(chǎn)。

該公司計(jì)劃向石油和天然氣業(yè)推銷裝置，因?yàn)楦邷乜刹僮餍允瞧鋬?yōu)勢(shì)。

Mitlin 博士認(rèn)為該技術(shù)能變廢為寶，從而有助于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。何況，大麻是一種非常容易生長(zhǎng)的植物，材料的來源十分方便。

無錫市翻譯協(xié)會(huì)譯自：phys.org