北京
南京航空航天大學(xué)教授朱孔軍團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型碳纖維結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器有望讓無人機(jī)“機(jī)身即電池”，為破解無人機(jī)“續(xù)航載重不可兼得”的困局提供全新思路。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。
隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)，無人機(jī)已廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)巡查、城市配送等領(lǐng)域。當(dāng)前的主流無人機(jī)機(jī)身采用航空級(jí)碳纖維復(fù)合材料，密度僅為鋼的1/4，強(qiáng)度卻是鋼的7倍，能最大程度減重。然而，傳統(tǒng)的電池系統(tǒng)卻成了減重的“絆腳石”。
據(jù)計(jì)算，一架載重5公斤的物流無人機(jī)，電池重量就達(dá)到3公斤，同時(shí)還需要增加0.5公斤配重保持平衡。一些企業(yè)為了讓無人機(jī)能夠多飛5公里，不得不減少1公斤貨載。這種不得已的“取舍”讓很多企業(yè)陷入兩難。
在一次國(guó)際會(huì)議上，朱孔軍接觸到“結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能一體化”概念，靈光一閃：“能不能讓機(jī)身結(jié)構(gòu)本身儲(chǔ)能？”此后，他便帶領(lǐng)學(xué)生著手研發(fā)碳纖維結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器。
在朱孔軍指導(dǎo)下，南京航空航天大學(xué)2023級(jí)碩士生周恒將碳纖維電極和環(huán)氧樹脂基固體電解質(zhì)相結(jié)合，嘗試做成“能承重的儲(chǔ)能器件”，歷經(jīng)近百次試驗(yàn)后，終于做出了達(dá)標(biāo)樣品。“還原氧化石墨烯像‘電流高速公路’，讓電傳得快；釩氧化物像‘能量倉庫’，能存更多電。”朱孔軍表示，“一層薄薄的涂層，就有望讓碳纖維儲(chǔ)電量提升數(shù)倍。”
“普通儲(chǔ)能設(shè)備受壓后儲(chǔ)電量會(huì)下降，我們的反而更好。”周恒解釋，材料受壓時(shí)結(jié)合更緊密，電傳輸更順暢。更難得的是，該材料還具有抗損壞能力，用刀片劃口子、用鉆頭鉆孔后仍能進(jìn)行工作。此外，它們還可以像搭積木一樣，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活組合：需要更高電壓時(shí)就串聯(lián)，需要更大容量時(shí)就并聯(lián)。
來源：IT之家等
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