电容器就像电池，它们也是存储和释放能量。然而，电容器是使用分离的电荷，而不是化学反应，来储存能量。带电粒子可以使能量快速储存和释放。想象一下，电动汽车从静止加速到每小时60英里，加速度等同于汽油发动机跑车。没有电池可以达到那种类型的加速度，因为它们释放能量过于缓慢。然而，电容器就可以做到这一点，只是需要有合适的材料。 8 G% O/ h1 m7 Y' G( D$ ~
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北卡罗来纳州立大学物理学家维维克 兰詹（Vivek Ranjan）博士此前曾发现，电容器采用聚合物聚偏二氟乙烯，或PVDF，结合另一种聚合物，就是所谓的三氟氯乙烯（CTFE ：Chlorotrifluor Ethylene），存储能量会比目前使用的提高7倍以上。 3 r+ W9 j5 Y! C! m
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“我们知道，这种材料可制成一种高效电容器，但需要了解存储性能背后的机制，”兰詹说。
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这项研究发表在2012年2月23日的《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志上，题为《电场诱导相变聚合物：新机制高速储能》（Electric Field Induced Phase Transitions in Polymers: A Novel Mechanism for High Speed Energy Storage）。文中，兰詹和同事，就是北卡罗来纳州立大学物理学家杰吉 波恩霍尔克（Jerzy Bernholc）博士，以及北德州大学（University of North Texas）马尔科 布交诺-纳德利（Marco Buongiorno-Nardelli）博士，做了计算机模拟，观察聚合物的原子结构如何改变，这需要施加电场。施加电场，会使聚合物内的原子极化，这就使电容器快速存储和释放能量。他们发现，电场施加到聚偏二氟乙烯混合物上时，原子会出现同步舞蹈，同时从非极化转变为极化状态，这需要非常小的电荷就可做到。 * H) `- f" S+ x& F8 W9 c
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“通常而言，材料从非极性状态转变为极性状态，是一个连锁反应，就是从一个地方开始，然后向外扩散。”兰詹说，“对于创造高效的电容器而言，这种类型的变化效果并不好，因为它需要大量的能量，使原子切换相变，这样，获得的能量就不会比投入系统的能量多很多。 ; s/ Q: G0 ?. p e8 S5 c; k+ P" K
: A, _' P. {; Z3 T3 K; J; B “采用PVDF混合物，原子会同时改变它们的状态，这意味着，你可以从系统中获得大量的能量，只需要非常低的成本，就是投入系统的成本。希望这些研究结果有助于我们开发一些电容器，使电动汽车的加速性能可媲美汽油发动机。” |
发表于 2012-2-28 14:11:58
