“昆士兰理工大学模仿竹子结构开发电池电极 加快充电速度”

报道称，世界汽车在竹子内部有输水膜，使其成为世界上生长最快的植物。 据报道，昆士兰科技大学( Queenslanduniversity of Technology )以此为灵感，开发了更高效的电池电极，加快了充电速度。 该研究项目基于以前关于二维纳米材料(超薄材料)的工作，该材料能够在电池中非常快地输送离子。

(照片来源:昆士兰科技大学)

ziqi sun实验室一直在研究如何充分模仿自然物质的结构和光学性能，利用低维纳米材料开发可持续的能源处理方案。

这个突破的灵感来源于对竹茎内部多层膜的研究。 这个薄膜有一张纸那么厚，可以把水和营养物质超级快地运到竹子里。 据报道，竹子每小时可以以约40毫米的速度生长。 sun教授表示，该膜由多层构成，在距离竹茎内环最近的一侧这些层排列得非常紧密，离中心最近的一侧更远。

研究人员发现，这种多级三明治结构允许水和电解质通过两种途径穿过竹子。 有限间距的内层结构，意味着液体和电解质实现“超流体”的移动，液体非常快地穿过植物。 外层之间有越来越多的空之间，允许液体更快地分散在整个结构中。

研究人员模仿竹膜的这种层状结构，用氧化钴和石墨烯纳米片层制成薄膜，对片的一侧施加吸引力。 通过增大膜厚引起的电压降，控制生成的膜的层间距，实现间距的正确控制。 最近的层被拉得很紧，之间的距离小于5nm，随着层的增加，吸引力减弱，外层之间的距离达到2200nm。

该仿生机器人呈厚度为几十微米的50毫米圆形，由几千层组成。 在用锂离子电池测试输送离子的能力时，这种多级2d薄膜比通常用于电池电极的其他材料要好。 精密控制的纳米流体三明治，实现电解质的快速扩散、离子和电荷的传输，控制材料和器件的性能。

测定膜体的润湿性，即液体接触固体表面的能力，发现这些仿生物体对有机电解质表现出超润湿行为。 这是因为，电解质可以从表面无障碍地接触膜进入。

这有助于深入理解2d基本电极。 该电极通过多级通道设计，实现了高速的表面渗透和层间的超高速离子传输。 sun说:“这项研究为设计高性能能源材料提供了新的基本方法。 最重要的是，通过向伟大的自然学习，开辟了未来材料介入的道路。 ”