就像漫威漫畫的黑豹所穿的充電動力套裝一樣，UCF研究人員擁有先進的NASA技術(shù)，為電動汽車開發(fā)了一種動力套裝，這種動力套裝與鋼一樣堅固，比鋁更輕，有助于提高車輛的動力容量。

該套裝由層狀碳復合材料制成，由于其納米級的獨特設計，可作為一種儲能超級電容器-電池混合裝置。

這一發(fā)展最近出現(xiàn)在Small雜志的封面故事中，并且可以應用于一系列需要輕量級電源的技術(shù)，從電動汽車到航天器、飛機、無人機、便攜式設備和可穿戴技術(shù)。

“我們的想法是使用身體外殼來儲存能量，以補充儲存在電池中的能量，”該研究的合著者、UCF納米科學技術(shù)中心和材料科學與工程系的教授、團隊負責人JayanThomas說。

“優(yōu)點是這種復合材料可以減輕汽車的重量并增加每次充電的里程，”他說。“它和鋼鐵一樣堅固，甚至比鋼鐵還要堅固，但要輕得多。”

這種材料在用作車身外殼時，可以將電動汽車的續(xù)航里程增加25%，這意味著每輛充電汽車可以行駛200英里，從而可以額外行駛50英里并減輕其整體重量。

作為超級電容器，它還可以提高電動汽車的動力，使其在3秒內(nèi)從零加速到60英里/小時所需的額外推動力。

研究合著者、宇航局肯尼迪航天中心研究與開發(fā)高級首席研究員盧克·羅伯森說：“隨著技術(shù)在其就緒水平上的進步，這一應用程序以及許多其他應用程序有一天可能會出現(xiàn)。”

這些材料可以用作立方體衛(wèi)星的框架、外星棲息地的結(jié)構(gòu)，甚至可以用作未來眼鏡的一部分，例如混合現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實耳機。

“經(jīng)濟中以及未來的太空探索有很多潛在的注入點，”羅伯森說。“在我看來，這是技術(shù)準備水平的巨大進步，可以讓我們到達我們需要為NASA任務注入的地方。”

托馬斯說，在汽車上，超級電容器復合材料將通過充電(如電池)以及汽車剎車時獲得電力。

“它的充放電循環(huán)壽命是電動汽車電池的10倍，”他說。

他說，使用的材料也是無毒和不易燃的，這對于發(fā)生事故時的乘客安全非常重要。

“與過去存在有毒物質(zhì)、易燃有機電解質(zhì)、低生命周期或性能差等問題的方法相比，這是一個巨大的進步，”Thomas說。

由于其使用多層碳纖維的獨特設計，該材料具有顯著的沖擊和彎曲強度，對于承受汽車碰撞至關(guān)重要，并且具有顯著的拉伸強度。

為了構(gòu)建這種材料，研究人員制造了帶正電和帶負電的碳纖維層，當它們以交替模式堆疊和連接時，形成了一種強大的儲能復合材料。

附著在碳纖維層上的納米級石墨烯片可提高電荷存儲能力，而沉積在附著電極上的金屬氧化物可提高電壓并提供更高的能量密度。托馬斯說，這為超級電容器-電池混合動力車提供了前所未有的儲能能力和充電生命周期。

該研究的主要作者、Thomas實驗室的博士生DeepakPandey致力于復合材料的成型、成型和優(yōu)化，以及開發(fā)將金屬氧化物添加到碳石墨烯帶的方法。

該研究的合著者、Thomas實驗室的博士生KowsikSambathKumar開發(fā)了一種在碳纖維電極上垂直排列納米級石墨烯的方法。

Kumar說，這種超級電容器復合材料最重要的發(fā)展之一是重量輕。

“現(xiàn)在在電動汽車中，電池占重量的30%到40%，”他說。“使用這種儲能復合材料，我們可以在不增加電池重量的情況下增加行駛里程，進一步減輕車輛重量，同時保持較高的拉伸、彎曲和沖擊強度。每當你減輕重量時，你就可以增加續(xù)航里程，所以這具有巨大的意義。”在電動汽車和航空領域的應用。”

Pandey同意并強調(diào)它對太空領域的有用性。

“用這種復合材料制造立方衛(wèi)星將使衛(wèi)星重量更輕，并有助于消除笨重的電池組，”他說。“這可以為每次發(fā)射節(jié)省數(shù)千美元。此外，通過拆除大電池獲得的自由體積可以幫助裝入更多傳感器和測試設備，增加衛(wèi)星的功能，”潘迪說。“超級電容器-電池混合行為是立方體衛(wèi)星的理想選擇，因為當衛(wèi)星繞地球的太陽能照明側(cè)運行時，它可以在幾分鐘內(nèi)充電。

Roberson表示，該技術(shù)目前處于5級技術(shù)準備水平，這意味著它已經(jīng)在相關(guān)環(huán)境中進行了測試，然后才開始在真實環(huán)境中進行測試，例如在太空飛行中進行測試，這將是6級測試。

他說，要通過最后一級測試，即九級并進入商業(yè)環(huán)境，將需要進一步開發(fā)和測試，重點放在商業(yè)應用程序上。