导电高分子让板砖登上《自然》子刊

说起板砖，你想到什么？搬砖、拍人？除建筑材料或“武器”的应用外，8月11日，一篇发表于《自然·通讯》的研究论文展示了板砖的一种新用途——电能储存。

美国路易斯华盛顿大学（Washington University in St. Louis）Julio M. D’Arcy教授课题组将导电高分子聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）与普通红砖结合，研发出了一种可存储电能的超级电容器电极。制备时，将红砖置于盐酸和EDOT单体气氛中。盐酸溶解红砖中三氧化二铁（使红砖显红色的主要物质）生成Fe³⁺（图1a）。这些Fe³⁺会氧化EDOT并诱导其聚合生成PEDOT（图1c）。控制反应时长可调控PEDOT在红砖中的生长量和生长深度（图1b）。生长PEDOT后，砖的颜色由红变黑。

【储电性能】

扫描电子显微镜图像显示合成的PEDOT具有纳米纤维形貌（图2a）。每根纤维约30微米长，200纳米宽。将两块PEDOT/红砖浸入1 M H₂SO₄水性电解液或含有H₂SO₄的聚乙烯醇的凝胶电解液可制成存储电能的超级电容器（图2b）。一块体积为0.32 cm³的砖块超级电容器可充电至1.0 V，在0.5 mA/cm²电流密度下体积比电容和面积比电容分别达到1.38 F/cm³和0.87 F/cm²。此外，通过在超级电容器外部涂布环氧树脂防水，器件显示出优异的稳定性：连续充放电10000次后储能能力仍可维持在90%以上。此外，将三块PEDOT/红砖超级电容器串联可输出3.0 V电压。该串联超级电容器组满充后可点亮一盏绿光LED灯近十分钟（图2c）。

【未来展望】

考虑到红砖是一种常用的建筑材料，作者们认为所报道的PEDOT/红砖超级电容器有望作为静态电能存储单元并与房屋整合。例如，一面墙的某块区域可作为充电模块，直接为接入其中的手机、电脑等电子品供电。但是，因作者们尚未测试酸处理后红砖的力学性能，红砖超级电容器能否“独当一面”成为墙体需要严格评估其安全性。

更多细节请见原文：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17708-1