新型纳米技术把电线变为电池

晓阳

在我们的印象中，电线会消耗一部分输送的电能，因为电线本身有电阻，在传输电能的过程中会发热。然而，美国佛罗里达州中央大学的研究人员托马斯发现，采用特殊的护套覆盖电线后，电线可变身为储能的电池。这项新技术为电池“瘦身”提供了新的思路。

无论是在我们的日常生活中，还是在尖端技术领域，如何让电池变得“瘦小”且高效，是科技专家一直在想办法攻克的难题。比如，如果要让我们的手机变得更加超薄，就需要能效更高的超薄电池；要让电动汽车一次行驶里程更长，则需要更轻更强的电池；要使得太空飞行器飞得更快更远且成本更低，也需要能效更高的超薄超轻电池。

托马斯在自家屋子旁边的小路上进行夜间散步时，也想到了上述问题。换成我们普通人，对那些高深的技术问题也就想想而已。然而托马斯是一名物理学家，他会把日常生活中的一些奇思妙想转化为研究课题。要让电池变薄，一般会想到用纳米技术。托马斯的第一个念头也是用碳纳米管。然而，用碳纳米管制造电池的成本有些高。如果照这个思路下去，电池是变得超薄了，但是也成为大部分人用不起的“土豪电池”了。于是他接着考虑，是不是可以把电线直接做成电池呢？这样既可以充当通电线路，也可以作为储能的电池，这种二合一的方法在许多高科技产品的设计中也常常用到。

托马斯立即被自己的这个灵光一闪的创意给弄得激动起来。他回到家里，立即为自己设想中的“电线电池”设计实验思路。第二天一早，他就迫不及待地来到实验室，开始了这个新课题的研究。他给输送电流的铜线定制了密布的纳米晶须，外面套一根起保护作用的高分子套管。这些纳米晶须的长度只有头发丝直径的万分之一，肉眼难辨。在电子显微镜下，可以看到这些晶须像一层绒毛，密密麻麻地分布在高分子薄膜套管的内表面。在充电模式下，当有电流流经铜线时，这些纳米晶须就“偷走”大部分电能存储起来。在用电模式下，纳米晶须又把电能“释放”出来，通过铜线输送给电器的用电器件。

这个过程描述起来似乎比较简单，但是完成起来相当复杂，首先是要选取合适的原料来制造纳米晶须，还要设计纳米晶须的分布模式，选择哪种高分子套管也很有讲究。要经过数以千计的反复实验，才能不断地提升储能效果。研究结果还发现，单层纳米晶须的储能容量太低，因此可以适当增加套管的数量，但是也不能增加过多，过多会让“电线电池”变得更加笨重，而单位体积的储能量降低。

托马斯说：“这项技术是非常令人兴奋的。我每天都喜欢赶到实验室，然后看看下面会发生什么。有时候也会不尽如人意，但即便那样，失败会教给我们很多东西。我们正在一步一步地达成自己的最初愿望，还可能做得更好。”托马斯表示，“电线电池”将大大增加“移动用电”的使用时间，如果“电线电池”最终能够上市，将会在多个领域引发大的变革。

或许在不久的将来，让我们的手机、电脑等电器超薄且“续航时间”超长，续航里程超过1000公里的轻型电动汽车也将不再是梦想，各种航天器的发射成本也可大幅降低。如果“电线电池”真的研制成功并推广了，我们的手机或平板电脑或许就能变成卡片那么薄了。我们也不用担心手机突然没电了，“电线电池”可以让我们一个月充一次电就够了；当手机提醒我们需要充电时，其实还可以用一两天，我们不必慌忙找地方充电。那样的使用体验该有多爽啊！

（选自《新民晚报》）