一秒内给10台手机充满电？新纳米材料让你眨一下眼就让手机“满血复活”
作者| 田煦阳
编辑| 傅博
这年头，没有手机真的不行。连接所有亲朋好友同事上司的微信在里面，全部身家都压在了支付宝里面，打发挤地铁和餐馆排队的无聊时间还要靠手机里面的剧和综艺节目……
但现在手机坑爹的续航问题，唉，那些由于手机没电引发的惨案不说也罢……
没有电的我就是只废瞄
出门必须自己带着充电线和充电宝（其实并不像宣传的那样，共享充电宝的市场渗透率还是不理想），尽管这样勉强解决了充电的问题，但线缆和沉重的充电宝带来的麻烦事同样让人头疼。
有没有觉得恼人的充电线甚至会妨碍你在《王者荣耀》里大杀特杀？
现在各大手机厂商宣传自家产品时的噱头，已经开始不约而同地转到“充电”这一痛点上来了。
真希望手机永远也不用充电啊。
虽然短时间内这一“幻想”距离真正实现还是遥遥无期，但一组来自美国德雷塞尔大学(Drexel University)的纳米材料研究人员提出了效果十分接近的解决方案——将充电时间缩短至你每次眨眼所耗费时间的十分之一。
这一全新黑科技的关键是一种名为MXene的扁平二维纳米材料，其最早由Drexel大学的研究团队于2011年详细记载并公之于世。
MXene由两部分组成，一部分为水凝胶（hydrogel，以水为分散介质的凝胶），另一部分则是金属氧化物。两层氧化物就像面包一样，中间夹着导电碳和金属，成了一个“三明治”。其紧密的内部结构使其具有了抵挡辐射和过滤水的强大功能。与此同时，它还具备了相当优异的导电性。
进入实际制造生产的环节时，MXene层甚至可以像薯片一样进行层层叠加。
上为MXene电镜扫面图片，有没有看饿了呢
玛丽苏小说女主般全面神奇的种种特质，使其成为了用来制作电池薄膜的强有力竞争者。
由于MXene特别的化学组成，其可以最大限度地优化电极间电流的流动。电池通过在氧化还原活性位点（redox active sites）中储存离子来保有电荷。自然而然地，电池自身所包含有的位点的多少与其能储存的电荷量直接成正相关关系。
当下普遍应用的电池薄膜中，离子进入位点的路径十分有限；这时我们就能看到MXene作为新兴材料最大的优势之处了。它可以大大扩展上文提到的路径的数目，此外其天生的优良导电性可以使离子更快地移动，从而提升电池的充电效率。
“在目前市面上常见的传统电池中，离子前往电荷储存位点的一路可谓相当曲折，这几乎拖缓了充电过程中每一个环节。此外，该现象还导致在快速充电时，只有相当少的离子能按预期达到充电位点，这造成了快速充电和长期储能无法兼容的困境。”
团队中的一位研究人员Maria Lukatskaya向我们解释道：
“理想的电极构造绝不应像这样，离子仅能以狭窄的独木桥前往位点；其应该能自由选择多条宽阔高速的‘快速路’来前往位点，这与当下的电池有着云泥之别。”
“我们开发出的电极由于其多孔性，能很好地完成这一目标，极大地加速整个充电过程。按照预期，未来充电只需耗费区区几秒甚至更短的时间。”
Maria的预测和团队中其他科学家给出的目标相比，其实已经算相当地保守了，其中甚至有人提出了将现在耗费数小时的充电过程缩减至几十微秒的宏伟目标。要知道，一秒等于一千微秒，我们每次不经意的眨眼都要耗费0.12秒到0.4秒的时间。也就是说，我们每次眨眼的时间里，手机都能完成三四次从奄奄一息到满血复活的充电过程了。
如果我们能把MXene应用到现实世界中，无疑能彻底颠覆现在电池和充电行业。
“如果我们能开始采用二维导电材料来制作电极，我们能极大地提升电池的工作速度， 无论是智能手机、笔记本电脑还是电动汽车，其充电难题都会在毫厘间被解决。”材料科学和工程教授，团队负责人Yuri Gogotsi说道。
大叔有点帅呀
目前MXene尚未能实现商业化，根据Gogotsi教授的预测，我们若想看到将其转化为手机电池一类的大规模产物，至少还需要等上三年的时间。
不过团队依然对此技术充满信心，表示近期内会继续潜心钻研其可能带来的新应用。这项研究已经发表在《自然能源》上。
（本文部分信息来源Digital Trends)
