有机硅助力电池难题 “透明手机”或将实现

有机硅助力电池难题 “透明手机”或将实现

　　和许多手机用户一样，崔屹也想要一部更有现代感的手机。而和一般消费者不同，这位现年35岁的斯坦福大学的材料科学与工程系副教授、纳米技术专家并不打算把希望完全寄托在手机生产商身上。在他的实验室里，和他的几位博士生一起，崔屹解决了阻碍手持设备变得透明的最大难题，让柔软、透明的手机成为可能：他的团队制造出了透明的锂离子电池，相关研究结果已经发表在7月末的《美国科学院院刊》上。
　　手持设备离通体透明只有一步之遥。透明的显示屏目前看起来已经比较成熟—早在去年1月份的国际消费电子展上，三星公司就已经展示了一款拥有14寸有机发光二极管透明屏幕的笔记本，透明度达到40%；而透明的导电材料早已问世，并且已经应用在每一款触屏手机上。虽然芯片和其他电子器件还不透明，但是它们在手持设备里所占的体积并不算大。当透明电池投入商用后，造型科幻的透明设备必然会出现。
　　今天在手持设备上广泛使用的聚合物锂离子电池，是目前商用电池中能量密度最高的品种。它的正极一般是钴锂、锰锂或者镍锂的氧化物，负极是锂碳层间化合物，电解质则是含有锂盐的凝胶聚合物，锂离子的流动会产生电流，而从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是比较理想的。但是，在这三种材料中，只有电解质是可以透明的。
　　目前人们还没有找到透明的电极材料。崔屹和他的团队绕过了材料，从光学角度来考虑这一问题。幸好人的视觉能力有极限。“小于50微米的东西，我们的眼睛就会把它当做透明的。”论文的第一作者、崔屹的博士生杨远说，“因为人眼的最大分辨能力在50微米到100微米之间。”
　　说起来很容易，但是如何做到这样细的电极也是挑战。崔屹的团队开始尝试制造更细的电极材料，细到只有35微米宽。把这样细的电极材料做成网格状，眼睛就会对它视而不见—就像是我们站在离纱窗比较远的地方，就似乎看不到纱窗一样。
　　这些研究者开发出一种特别的方法来低成本地制造这种微型纱窗结构，首先从聚二甲基硅氧烷(PDMS)开始。PDMS是一种高分子有机硅化合物，通常被叫做有机硅，而在液态的时候往往被叫做“硅油”。固态的PDMS是广泛使用在集成电路设计领域和生物微机电系统中的材料，它透明、无毒、柔软而有弹性，还具有疏水性—就像荷叶那样不会被水浸湿。