澎湃新聞記者 虞涵棋
磚頭變超級電容，美國聖路易斯華盛頓大學的科學家很會玩。
燒結磚，以粘土、頁岩、煤矸石等為原料，經成型和高溫焙燒而成，是一種世界通用的“經典款”牆體材料，最早可以追溯到5000年前的中國。
從化學角度看，這種古老材料很有趣。燒結磚的主要成分包括氧化矽、氧化鋁和赤鐵礦（α三氧化二鐵），後者賦予其标志性的磚紅色。
人類利把赤鐵礦當做色素已有73000年曆史，如今，它又成為了一些催化劑、磁鐵和合金的廉價天然無機前體。此外，一些儲能材料的成分也從赤鐵礦提取，例如鉀離子電池、锂離子電池、鋅空氣電池、赝電容所需的多氮化鐵、磷化鐵等。
赤鐵礦如此百搭，美國聖路易斯華盛頓大學化學系的研究人員不禁腦洞打開，自帶8%的氧化鐵，多孔結構，耐熱穩定，燒結磚不正是制作堅固電極的現成基底嗎？
根據該團隊8月11日發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上的論文，磚頭變電池的關鍵在于添加一層名為PEDOT的導電聚合物。研究人員利用氧化鐵多孔結構誘發聚合反應，在160攝氏度條件下添加鹽酸蒸氣，使用氣相沉積技術控制赤鐵礦分解，釋放鐵離子，伴随氧化自由基聚合，給整塊磚頭附上了一層PEDOT納米纖維“外衣”。
最終制成的磚塊超級電容器局部電容達到每平方厘米1.60法拉（F），能量密度達到每平方厘米222微瓦時（μWh）。
在概念驗證實驗中，研究團隊在4.5V電壓下将一個串聯磚頭裝置充電15秒，随後以2.685V電壓放電，将一個白色LED燈點亮了11分鐘。
此外，磚頭超級電容器以5分鐘環氧膠封裝，能夠防水。浸沒水下時進行1000次充放電後，裝置保留90%的電容。
最後，磚頭自帶擴展性。根據作者的計算，這些“充電磚”砌成的“充電牆”或能儲存大量電能。
責任編輯：李躍群
校對：丁曉
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