经过长达数十年的种植禁令，大麻在美国卷土重来后，科学家们报告说，植物纤维能够像石墨烯一样储存能量和能量，石墨烯长期被吹捧为超级电容器的模型材料。他们将于本周在圣弗朗西斯科举行的第248届美国化学学会(ACS)全国会议和博览会上展示他们的研究成果，这是一家加拿大初创公司正在努力扩大规模。
David Mitlin博士解释说，超级电容器是储能设备，具有巨大的潜力，可以改变未来电子设备的供电方式。与今天的可充电电池不同，超级电容器可在几秒钟内吸收能量，可在几秒钟内充电和放电。但它们通常不能储存与电池一样多的能量，这是一种被称为能量密度的重要特性。研究人员正在采取的一种提高超级电容器能量密度的方法是设计出更好的电极。Mitlin的团队已经找到了如何用某些大麻纤维制造它们 - 并且它们能够保持与当前顶级竞争者一样多的能量：石墨烯。
“我们的设备的电化学性能与基于石墨烯的设备相当或更好，”Mitlin说。“关键优势在于我们的电极采用简单工艺由生物废料制成，因此比石墨烯便宜得多。”
理想超级电容器的竞争主要集中在石墨烯上 - 石墨烯是一种由原子厚碳层制成的坚固轻质材料，堆叠后可制成电极。科学家正在研究如何利用石墨烯的独特性能来制造更好的太阳能电池，水过滤系统，触摸屏技术，以及电池和超级电容器。问题是它很贵。
Mitlin的小组决定看看他们是否可以用大麻韧皮纤维制造石墨烯类碳。这些纤维来自植物的内部树皮，经常被加拿大快速发展的工业废弃，这些工业使用大麻来制作服装，建筑材料和其他产品。美国可能很快成为另一个韧皮供应商。它现在允许有限的大麻栽培，不像它的近亲，不会诱导高。
科学家们长期以来一直怀疑大麻的价值更大 - 这只是找到处理这种材料的正确方法。
“我们几乎已经找到了它的秘诀，”现在在纽约克拉克森大学的米特林说。“诀窍是要真正理解起始材料的结构，并调整它的处理方式，以便为您提供被称为神奇属性的东西。”
他的团队发现，如果他们将光纤加热到华氏350度以上24小时，然后用更强烈的热量轰击所得到的材料，它就会剥落成碳纳米片。
Mitlin的团队使用大麻衍生的碳作为电极和离子液体作为电解质来构建他们的超级电容器。完全组装后，这些器件在能量密度和工作温度范围方面的性能远远超过商用超级电容器。基于大麻的设备产生的能量密度高达每公斤12瓦特小时，比商业同类产品高出两到三倍。它们还可以在令人印象深刻的温度范围内运行，从冷冻到超过200华氏度。
“我们已经超越了功能齐全的超级电容器的原理验证阶段，”他说。“现在我们正在为小规模制造做准备。”
在艾伯塔大学进行研究的Mitlin承认艾伯塔创新技术期货，国家纳米技术研究所(加拿大)和艾伯塔省畜牧和肉类机构的资助。
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