原標題:美科學家用磚頭做「電池」,防水又堅固:祕訣是這種紅色物質

  磚頭變超級電容,美國聖路易斯華盛頓大學的科學家很會玩。

  燒結磚,以粘土、頁巖、煤矸石等為原料,經成型和高溫焙燒而成,是一種世界通用的「經典款」牆體材料,最早可以追溯到5000年前的中國。

  從化學角度看,這種古老材料很有趣。燒結磚的主要成分包括氧化矽、氧化鋁和赤鐵礦(α三氧化二鐵),後者賦予其標誌性的磚紅色。

  人類利把赤鐵礦當做色素已有73000年歷史,如今,它又成為了一些催化劑、磁鐵和合金的廉價天然無機前體。此外,一些儲能材料的成分也從赤鐵礦提取,例如鉀離子電池、鋰離子電池、鋅空氣電池、贗電容所需的多氮化鐵、磷化鐵等。

  赤鐵礦如此百搭,美國聖路易斯華盛頓大學化學系的研究人員不禁腦洞打開,自帶8%的氧化鐵,多孔結構,耐熱穩定,燒結磚不正是製作堅固電極的現成基底嗎?

  根據該團隊8月11日發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上的論文,磚頭變電池的關鍵在於添加一層名為PEDOT的導電聚合物。研究人員利用氧化鐵多孔結構誘發聚合反應,在160攝氏度條件下添加鹽酸蒸氣,使用氣相沉積技術控制赤鐵礦分解,釋放鐵離子,伴隨氧化自由基聚合,給整塊磚頭附上了一層PEDOT納米纖維「外衣」。

  在概念驗證實驗中,研究團隊在4.5V電壓下將一個串聯磚頭裝置充電15秒,隨後以2.685V電壓放電,將一個白色LED燈點亮了11分鐘。

  此外,磚頭超級電容器以5分鐘環氧膠封裝,能夠防水。浸沒水下時進行1000次充放電後,裝置保留90%的電容。

  最後,磚頭自帶擴展性。根據作者的計算,這些「充電磚」砌成的「充電牆」或能儲存大量電能。

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