移动电子设备、电动汽车、无人机和其他技术的爆炸式增长，推动了对新型轻型材料的需求，这种材料可以提供操作这些设备的动力。来自休斯顿大学和德州农工大学的研究人员报道了一种由还原氧化石墨烯和芳纶纳米纤维制成的结构超级电容器电极，这种电极比传统的碳基电极更加坚固和灵活。
UH研究团队还证明，基于材料纳米结构的建模可以比传统的建模方法(即多孔介质模型)更准确地了解复合电极中的离子扩散及其相关性质。
“我们提议,这些模型基于材料的nanoarchitecture更全面、详细、丰富和准确的多孔介质模型相比,“攻读学位Ardebili说,比尔·d·库克机械工程副教授呃,通讯作者的一篇论文描述了工作,发表在ACS Nano。
她说，更精确的建模方法将帮助研究人员找到新的、更有效的纳米结构材料，这种材料可以在更轻的重量下提供更长的电池寿命和更高的能量。
研究人员知道测试的材料——还原氧化石墨烯和芳纶纳米纤维(rGO/ANF)——是一个很好的候选材料，因为它具有很强的电化学和机械性能。超级电容器电极通常由多孔碳基材料制成，这提供了高效的电极性能，阿德比利说。
虽然还原氧化石墨烯主要由碳制成，但芳纶纳米纤维提供了机械强度，增加了电极在各种应用中的多功能性，包括军事用途。这项工作由美国空军科学研究办公室资助。
除了阿德比利，合著者还包括第一作者萨拉·阿德雅尼和阿里·马苏迪，他们都是UH;还有来自A&M的Smit A. Shah, Micah J. Green和Jodie L. Lutkenhaus。
目前的论文反映了研究人员对改进新能源材料建模的兴趣。“我们想要传达的是，传统的模型，即基于多孔介质的模型，在设计这些新型纳米结构材料和研究这些材料用于电极或其他能量存储设备方面可能不够精确，”阿德比里说。
这是因为多孔介质模型一般假设材料内部的孔隙大小是均匀的，而不是测量材料的不同尺寸和几何特性。
“我们的建议是，多孔介质模型可能是方便的，但它不一定是准确的，”阿德比利说。“对于最先进的设备，我们需要更精确的模型来更好地理解和设计新的电极材料。”
