在材料科學(xué)的浩瀚宇宙中，一項(xiàng)關(guān)于塑料的革命性發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)70年代悄然綻放?？茖W(xué)家們意外地揭開(kāi)了某些塑料的導(dǎo)電面紗，這一轉(zhuǎn)折不僅重塑了材料科學(xué)的版圖，更為電子設(shè)備及能源存儲(chǔ)領(lǐng)域帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。

聚（3,4-乙烯二氧噻吩），簡(jiǎn)稱(chēng)PEDOT，作為導(dǎo)電塑料的佼佼者，以其柔韌透明之姿，廣泛應(yīng)用于攝影膠片保護(hù)、電子元件防靜電干擾，乃至觸摸屏、有機(jī)太陽(yáng)能電池及智能窗戶等前沿科技。然而，商業(yè)化的PEDOT受限于導(dǎo)電性能與表面積，其能源存儲(chǔ)潛能長(zhǎng)期處于待開(kāi)發(fā)狀態(tài)。

加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的化學(xué)家們，以創(chuàng)新精神為筆，繪制出PEDOT材料的新篇章。他們通過(guò)一種開(kāi)創(chuàng)性的方法，精準(zhǔn)調(diào)控PEDOT形態(tài)，使之生長(zhǎng)出納米纖維結(jié)構(gòu)，這一變革不僅極大提升了導(dǎo)電性能，更顯著增加了材料表面積，為PEDOT的能源存儲(chǔ)能力插上了翅膀。這一研究成果在《先進(jìn)功能材料》期刊上閃耀登場(chǎng)。

超級(jí)電容器，這一與電池截然不同的儲(chǔ)能裝置，憑借其快速充放電的特性，在混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)能回收系統(tǒng)及相機(jī)閃光燈等領(lǐng)域大放異彩。然而，如何制造高表面積材料以存儲(chǔ)更多能量，一直是超級(jí)電容器面臨的重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的PEDOT材料，在此方面表現(xiàn)平平。

UCLA研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，采用氣相生長(zhǎng)工藝，成功培育出垂直排列的PEDOT納米纖維，宛如茂密草叢，極大擴(kuò)展了材料表面積，為能量存儲(chǔ)開(kāi)辟了新天地。他們先在石墨片上滴加含有氧化石墨烯納米片和三氯化鐵的液體，隨后將其置于PEDOT前體分子蒸汽中，見(jiàn)證了聚合物從薄而平的薄膜向厚實(shí)絨毛狀結(jié)構(gòu)的華麗蛻變。

“這種垂直生長(zhǎng)的PEDOT材料，讓我們得以打造出存儲(chǔ)能量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的電極?！盪CLA材料科學(xué)家Maher El-Kady解釋道，“電荷存儲(chǔ)在材料表面，而傳統(tǒng)PEDOT薄膜表面積有限，無(wú)法承載大量電荷。我們通過(guò)增大表面積，顯著提升了PEDOT的容量，為超級(jí)電容器的制造提供了可能。”

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)令人振奮，新型PEDOT材料在導(dǎo)電性與電化學(xué)活性表面積上均展現(xiàn)出卓越性能，遠(yuǎn)超預(yù)期。其導(dǎo)電性是商業(yè)化PEDOT的百倍，電化學(xué)活性表面積更是傳統(tǒng)材料的四倍。表面積的激增，意味著在相同體積內(nèi)可存儲(chǔ)更多能量，超級(jí)電容器的性能因此得到顯著提升。

更令人矚目的是，這種納米纖維層在石墨烯片上展現(xiàn)出前所未有的電荷存儲(chǔ)容量，每平方厘米超過(guò)4600毫法拉，幾乎是傳統(tǒng)PEDOT的十倍。同時(shí)，其耐久性也極為出色，能夠承受超過(guò)7萬(wàn)次充放電循環(huán)，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)材料。這一突破為開(kāi)發(fā)更快、更高效、更耐用的超級(jí)電容器鋪平了道路，對(duì)可再生能源行業(yè)具有深遠(yuǎn)影響。

“我們的電極展現(xiàn)出的卓越性能和耐久性，預(yù)示著石墨烯PEDOT在超級(jí)電容器中的巨大應(yīng)用潛力，有助于滿足社會(huì)對(duì)能源的需求?！盪CLA化學(xué)與材料科學(xué)與工程杰出教授Richard Kaner表示。Kaner教授的研究團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域深耕三十余載，其導(dǎo)師Alan MacDiarmid和Alan Heeger因發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電塑料而榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。