神奇的碳材料納米刷：刷新電池和超級電容器新高度

材料牛注：“刷子”可以提高電池和電容器效率？答案是肯定的，近來，NEC公司研究出了一種新型的納米添加材料—碳納米刷，這種新的材料可以有效提高蓄電池、傳感器和電容器的效率。

納米刷是由碳納米角呈纖維狀聚合而成的微米結構，這些頂針形狀的納米角直徑約2-5nm，長度約為40-50nm。

和1998年NEC發現的納米角一樣，納米刷具有水中分散性強且難以凝聚的特點，這使得他適用于導電劑和導電化合物。盡管兩種材料十分相似，但是相比于相同長度的球形納米角，納米刷具有其10倍的電導率。

由球形碳納米角聚合而成的NEC納米刷

雖然目前對新材料的細節結構并非都清楚，但是NEC相信在生產過程中納米刷隨機聚集并通過中心的一維化學鍵呈纖維狀連接。另一方面，納米角是由直徑大約100nm的球形聚集而成。一簇這樣的納米角之間可能會有空隙，因此導致電導率不同。

考慮到碳納米刷的性能，NEC認為它們將有助于改善裝置的很多性能，包括傳感器的速度，響應時間以及蓄電池和電容器的輸出。

“在電池方面，納米刷將會主要用作陰極和陽極的導電劑來提高電流。” Ryota Yuge，新碳材料的發現者和NEC物聯網設備研究實驗室首席研究員。“因為其有助于降低電池內部電阻，我們估計電池快速充放電性能可提高15%。”

NEC指出，對于快速充電裝置，這種材料將會變得很有吸引力。

Yuge同時也希望納米刷可以用在傳感器上，特別是那些經歷形狀改變的，比如溫度和應變傳感器以及需要靈活的柔性電子傳感器。他認為，“可以在傳感器的電極形成納米刷的三維結構。因此，不管傳感器形狀的改變，電流對電壓的關系依然呈線性關系。”

盡管沒有對改善傳感器速度進行有效的評估，但Yuge說電容器配合納米刷預計電容量會有二到三倍的提升。

像納米角一樣，納米刷可以在室溫常壓下生產。從本質上講，通過高能激光照射大量碳的方式相對高效而廉價。

但是，這種方法會同時產生納米刷和集聚的球形納米角，研究者一直在尋找分離兩種材料的方法。控制納米刷的長度是另一個需要面對的挑戰。不過，Yuge說他們在接下來的一年準備開始進行材料的采樣。納米角自2013年已經商業化。

參考原文：Nanobrushes: A New Carbon Material to Boost Batteries and Capacitors

本文由材料人編輯部曾慶輝提供素材，王飛編譯，趙建偉審核，點我加入編輯部。