text: 可穿戴设备的可拉伸超级电容
  这一(伸缩)过程形成了可拉伸超级电容，它们能够在更小的空间储存更多电荷，并在被拉伸至原始尺寸的八倍后仍正常工作。
  来自美国杜克大学和密歇根州立大学的研究人员研发出了一种新型超级电容，它在被拉伸至原始尺寸的八倍后仍能正常工作。
  (这种电容)在重复的拉伸过程中没有出现任何磨损的痕迹，其储电性能在高达10,000次的充放电循环后也只降低了几个百分点。
  研究人员期待这种超级电容能够成为能源独立、可拉伸且灵活的电子系统的一部分，比如用于可穿戴电子产品或生物医学设备。
  Cell 出版社旗下的 Matter 于2020年3月19日在线刊登了他们的研究成果。
  该研究团队中有来自密歇根州立大学包装、机械工程、电气和计算机工程系的副教授、(论文)主要作者Changyong Cao，以及来自杜克大学电气和计算机工程系的教授、(论文)主要作者Jeff Glass。
  (论文)合著者有同样来自杜克大学的博士生Yihao Zhou、Qiwei Han和研究员Charles Parker，以及来自麻省理工学院的博士生Yunteng Cao。
  密歇根州立大学软体机械和电子实验室主任Cao表示，“我们的目标是研发一种新型设备，要求它能够经受拉伸、扭转和弯曲等变形而不降低性能。
  但如果这种可拉伸电子设备的电源无法拉伸，那么整个系统都将受限。”
  超级电容能够像电池那样储存能量，但二者间又有几点重要差异。
  电池储存化学能并通过化学反应生成电荷;不同于此，双电层超级电容(EDLSC)通过分离(电介质中的)电荷储存能量，无法独立产生电流而必须从外部充能。
  在充电过程中，(正负)电荷分别聚集在电容两侧;当这两侧被连通时，便能瞬间产生电流。
  同样地，不同于电池的长时间缓慢放电，超级电容能够在短时间内大量放电。
  相较于充电电池，超级电容充放电的速度更快，能够完成的充放电循环也更多。
  这使得超级电容能够完美适应短时间大功率放电的应用场景，比如触发照相机闪光或立体声响的扩音器。
  然而，大多数超级电容都和电路板上其它组件一样坚硬而且易碎，这正是Cao和Glass花费数年时间研究可拉伸电容的原因。
  研究人员在他们最新的论文中展示了研究工作的结晶:一块邮票大小的、电压超过2伏特的超级电容。
  为了生产可拉伸超级电容，Glass和他的团队首先在硅基上建造了一片碳纳米管“森林”--由数百万根直径15纳米、高20-30微米的碳纳米管组成。
  (这些碳纳米管的)尺寸大概是迄今最小的细菌的宽度和它所能感染的动物细胞的高度。
  第二步，研究人员在碳纳米管“森林”上面覆盖一层纳米厚度的金箔。
  这层用来收集电荷的金箔，将超级电容的电阻较之前的产品降低了一个数量级，使得(现在的)产品能够更快地充放电。
  接下来，Glass将工作转交给Cao，后者将碳纳米管“森林”转移至金质基底的、预先拉伸过的弹性体基质上。
  随后向其中注入电极填充凝胶，使得预先拉伸过的基质收缩至原始尺寸的四分之一。
  这一(收缩)过程将金箔揉碎，并和碳纳米管森林中的“树”混合在一起。
  Glass解释道，“这一揉碎过程大幅增加了有限空间内的表面积，进而增加了(超级电容的)电荷储量。
  如果允许我们将超级电容做成全世界所有房屋加起来那样大，那么一个平面就足够(储存电荷)了;但现实是要想在实际生活中使用(超级电容)，就要将它做得尽可能小。”
  最后，一种能够在碳纳米管表面捕获电荷的电解质凝胶被填充进超级茂密的“森林”中。
  当电极两两之间像三明治那样组合在一起，加载的电压便将其中的电荷分离到两侧电极上，并最终形成一块充电的可拉伸超级电容。
  Cao补充道，“还需要做一些工作以构建一个完整的可拉伸电子系统。
  虽然论文中展示的超级电容还未达到我们的期望，但有了这个强大的可拉伸超级电容作为基础，我们便可以将它整合进由可拉伸线路、传感器和探测器组成的系统中，制造出完整的可穿戴设备。”
  研究人员称，可拉伸超级电容能够为一些未来设备供电，也能够和其他组件一起克服工程挑战。
  举例来说，超级电容能够在数秒内充满电，然后向作为设备主要能量源的电池充电。
  这种方法已经被用于混合动力汽车的再生制动，在这一过程中能量产生的速率高于存储的速率。
  (因此)超级电容提高了整个系统的效率。
  或者像日本学者提出的那样，利用超级电容为城市通勤用的公共汽车充电，即在每一站乘客上下站的时间内完成充电。
  Glass认为，“许多人希望将超级电容和电池搭配起来使用。
  超级电容能够快速充电并进行成千上万次的充(放)电循环，而电池能够存储更多的电荷，这样组合起来就可以工作很长一段时间。
  将这二者搭配使用能够优势互补，在同一个电子系统中实现两种不同的功能。”