两种古老材料或能帮助解决现代能源困境

储存清洁能源与获取清洁能源同样重要。不幸的是，目前绝大多数可充电电池都依赖于锂等稀土金属，而锂的开采充满了环境和道德问题。然而，据研究人员称，只需将两种文明最古老、最常见的材料结合起来，就可以找到一种有希望的替代品：水泥和被称为炭黑的木炭状混合物。

7 月 31 日，《美国国家科学院院刊》刊登了一项新研究，其中详细介绍了麻省理工学院和怀斯研究所的工程师们最近发现，将两种成分在注入电解质的水中适当混合，可以制造出一种功能强大、成本低廉的超级电容器，能够储存电能以供日后使用。经过进一步的微调和实验，该团队相信，他们开发的强化水泥材料有朝一日可以成为建筑物地基的一部分，甚至可以实现无线充电。

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超级电容器与电池非常相似，可以储存和传输大量电能。为此，设计师将两块导电板浸泡在电解质溶液中，然后在它们之间插入一层膜。充电后，屏障会阻止离子在正极板和负极板之间移动，从而储存潜在电能以供日后使用。

然而，对于研究人员的新水泥基材料而言，其相对较高的内部表面积是其超级电容器潜力的关键。将高导电性的炭黑、水泥粉和水混合后，研究人员等待其混合物固化。在此期间，水自然会产生微小的开口，随后碳会填满这些开口，表面上形成一个内部的、类似分形的布线网络。将两块这种材料的板相互叠放并用绝缘层隔开，这样你就有了一个新型超级电容器。

据论文合著者阿德米尔·马西奇 (Admir Masic) 等研究人员称，这种新材料不仅前景光明，而且意义深远——水泥的使用历史可以追溯到公元前 6500 年，而炭黑是作者用来书写死海古卷的墨水。

马西奇在一份声明中表示：“这些材料至少有两千年的历史，当你以特定的方式将它们组合在一起时，就会得到一种导电纳米复合材料，这时事情就会变得非常有趣。”

该团队设想的项目包括将混凝土超级电容器材料注入道路，并与附近的太阳能电池板阵列连接。与欧洲已经在进行的实验项目类似，街道本身也可以用于在路面上行驶的无线充电车辆。但在开展这样一个具有革命性潜力的市政工程项目之前，研究人员必须从小处着手。

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为了初步测试他们的新材料，马西奇和同事们首先制作了三个微型 1 伏超级电容器原型，每个原型直径约为 1 厘米，厚度为 1 毫米。当将三个导体连接在一起时，它们可以轻松为 3 伏 LED 供电。未来，该团队希望将他们的原型扩大到与电动汽车电池相当的 12 伏，然后是 45 立方米的超级电容器，理论上可以为整个家庭供电。