透明电池研发成功 全透明手机时代要来了吗?
作者:FPDWIN 日期:2015年07月30日 来源:视界之窗

导读:手持设备离通体透明只有一步之遥。透明的显示屏目前看起来已经比较成熟—早在去年1月份的国际消费电子展上,三星公司就已经展示了一款拥有14 寸有机发光二极管透明屏幕的笔记本,透明度达到40%;而透明的导电材料早已问世,并且已经应用在每一款触屏手机上。

科学家解决了最主要的问题:解决了阻碍手持设备变相关研究结果已经发表在7月末的《美国科学院 院刊》上,手持设备离通体透明只有一步之遥。透明的显示屏目前看起来已经比较成熟—早在去年1月份的国际消费电子展上,三星公司就已经展示了一款拥有14 寸有机发光二极管透明屏幕的笔记本,透明度达到40%;而透明的导电材料早已问世,并且已经应用在每一款触屏手机上。虽然芯片和其他电子器件还不透明,但 是它们在手持设备里所占的体积并不算大。当透明电池投入商用后,造型科幻的透明设备必然会出现。

今天在手持设备上广泛使用的聚合物锂离子电池,是目前商用电池中能量密度最高的品种。它的正极 一般是钴锂、锰锂或者镍锂的氧化物,负极是锂碳层间化合物,电解质则是含有锂盐的凝胶聚合物,锂离子的流动会产生电流,而从充放电反应的可逆性看,锂离子 电池反应是比较理想的。但是,在这三种材料中,只有电解质是可以透明的,目前人们还没有找到透明的电极材料。崔屹和他的团队绕过了材料,从光学角度来考虑 这一问题。幸好人的视觉能力有极限。“小于50微米的东西,我们的眼睛就会把它当做透明的。”论文的第一作者、崔屹的博士生杨远说,“因为人眼的最大分辨 能力在50微米到100微米之间。”得透明的最大难题,让柔软、透明的手机成为可能.

说起来很容易,但是如何做到这样细的电极也是挑战。崔屹的团队开始尝试制造更细的电极材料,细 到只有35微米宽。把这样细的电极材料做成网格状,眼睛就会对它视而不见—就像是我们站在离纱窗比较远的地方,就似乎看不到纱窗一样,这些研究者开发出一 种特别的方法来低成本地制造这种微型纱窗结构,首先从聚二甲基硅氧烷(PDMS)开始。PDMS是一种高分子有机硅化合物,通常被叫做有机硅,而在液态的 时候往往被叫做“硅油”。固态的PDMS是广泛使用在集成电路设计领域和生物微机电系统中的材料,它透明、无毒、柔软而有弹性,还具有疏水性—就像荷叶那 样不会被水浸湿。

研究者们在硅片上雕出网格状的突起,每根线条都只有35微米宽。把液态PDMS浇在硅片上,放 在80℃烤箱中加热3小时,PDMS就变成了固体。把PDMS从硅片上剥下来,就是现成的模版。接下来,崔屹等人在PDMS模板上镀上一层100纳米厚的 黄金薄膜,并用空气等离子处理90秒,让PDMS从疏水变为亲水。接着,把电极材料的悬浮液倒在上面,在毛细管的作用下,电极材料会填满黄金层和PDMS 之间的空隙,填充的速度能够达到每秒钟1厘米。等电极材料凝固后,只需要解掉黄金层,就可以获得一片凝结在透明PDMS上的“小纱窗”。研究者发现,使用 纳米尺寸的电极材料比微米尺寸的填充效果要好一些。他们使用锂锰氧化物的这种小网格做为电池的正极,使用尖晶石结构的锂钛氧化物纳米粉末做阴极,在其间灌 入凝胶状的电解质—这种电解质同时兼具电解液和隔膜的作用,能够传输锂离子,同时又防止正负两极直接短接。现在,一块透明电池就已经做好了。

一起期待透明的iphone吧。

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