加入一層薄薄的金屬導電層，就可以制成一種穩(wěn)定、高性能的超級電容器。
這些工程師設想，使用棉布進行能量儲存，用于柔性電子產(chǎn)品，可卷曲的顯示屏，以及植入式醫(yī)療設備。
未來的T恤可具有雙重功能，既能使人保持涼爽干燥，也能給手機充電。來源：南卡羅來納大學
有朝一日，穿上一件T恤，就意味著你也使用一個智能設備充電器。工程師們成功地把棉花轉(zhuǎn)變成柔性高導電成分，這意味著它可以給設備充電。
“在未來，你可以想象一下，我們的手機就會像一片紙，你可以卷起來。但我們需要柔性的能源設備，集成使用柔性、可伸縮的主板，”南卡羅來納大學（University of South Carolina）機械工程教授李曉東（Xiaodong Li）說，他與博士后包里洪（Lihong Bao）領導這項開發(fā)。他們的文章2012年5月16日發(fā)表在雜志上《先進材料》（Advanced Materials）上，題為《進行紡織品能量存儲采用棉T恤》（Towards Textile Energy Storage from Cotton T-Shirts）。
李曉東知道如何創(chuàng)造性地使用棉T恤。2010年，他和他的同事把一件襯衫轉(zhuǎn)換成輕質(zhì)防彈衣，因為他們把這種面料轉(zhuǎn)換成碳化硼納米線（boron carbide nanowires）。所以，那時，他開始尋找主要材料，以制備柔性儲能裝置，他采用的棉T恤，是他花5美元從沃爾瑪買的。
工程師們必須使棉布高度導電，所以，他們嘗試了幾種“成分，”李曉東說。他把他們的實驗比作是試圖在家里復制餐廳的一份飯菜，但沒有看到廚師的準備工作。首先，他們把棉布浸泡在氟化鈉（sodium fluoride）溶液中，一個小時后取出濕材料，在預熱烤爐中干燥三個小時。然后，再在更熱的爐子中加熱一個小時。
在工藝完成時，棉花已變成活性炭。盡管被烘烤，燒焦的材料仍然可以折疊。接著，工程師們給它涂上一層納米導電金屬氧化錳（manganese oxide），這是最后一道工序，就制成了他們的儲能裝置。這種設備稱為超級電容器，會比電池更迅速地響應電力需求。
首席研究員李曉東說，他的研究小組知道，未來的防彈衣需要柔性電源。而且，因為這些科學家都在南卡羅來納大學工作，這所大學以前曾有過很大的棉花產(chǎn)業(yè)，所以他們就想，“為什么不用棉T恤制作能源設備？”
雖然別人已經(jīng)在設備中使用過棉花，但是李曉東說，就他所知，他的研究小組是第一個激活棉T恤，把它制成超級電容器。他們設備的性能相當于其他碳基超級電容器，這是根據(jù)他們的測試。1000次循環(huán)后，仍然可以保留97.3％的容量。
“這是一項非常簡單的低成本工藝，是綠色的，”李曉東說。他們開始時使用可再生的植物為基礎的材料，此外，他和他的研究小組估計，直接使用紡織廠的棉布，會便宜10倍，勝過用化學方法處理煤或石油，制成活性炭。
為了使他的概念進入市場，這個工藝就需要擴大。李曉東說，下一階段，他要尋找可能的行業(yè)合作伙伴。他也找到州政府領導，商談使用這一工藝，促進恢復當?shù)氐募徔椛a(chǎn)。
雷扎•薩巴健-亞西爾（Reza Shahbazian-Yassar）是密歇根理工大學（Michigan Technological University）機械工程副教授，他的專長是使用納米材料，進行不同形式的能量儲存。他很熟悉最近《先進材料》雜志上的這篇文章。
“這項研究的新穎之處在于，他們轉(zhuǎn)換面料，使用的是簡單的熱處理工藝和一點化學工藝，”他說。薩巴健•亞西爾看到服裝的優(yōu)勢，可以進行方便的儲能。他補充說，在戰(zhàn)場上的士兵可以進行軍事應用。
“當然，所面臨的挑戰(zhàn)是，提高這些纖維可以儲存的能量，”他說。這種材料也要在經(jīng)常折疊和拉伸后，保持出色性能。
李曉東最近在北京做了一次演講，他說，他設想，有朝一日，學術會議與會者都使用可以卷起來的電子海報，包括柔性電源。
“我喜歡思考大局，”他說。“沿著這條路走下去，我們會看到，這樣用棉花制成的能源設備會進入市場。我們就不會再依賴石油了。”
