新闻动态

【导语】南京航空航天大学朱孔军团队研发出新型碳纤维结构超级电容器，有望实现无人机“机身即电池”，破解其续航与载重难以兼顾的难题，为无人机发展提供新思路，相关成果近日发表于《先进材料》。

南京航空航天大学教授朱孔军团队研发的新(xīn)型(xíng)碳(tàn)纤(xiān)维结构超级电容器有望让无人机“机身即电池”，为破解无人机“续航载重不可兼得”的困局提供全新思路。近日，相关研究成果发表于《先进材料》。

随着我国“双碳”目标推(tuī)进(jìn)，无(wú)人(rén)机(jī)已(yǐ)广(guǎng)泛(fàn)应用于机场巡查、城市配送等领域。当前的主流无人机机身采用航空级碳纤维复合材料，密度仅为钢的1/4，强度却是钢的7倍，能最大程度减重。然而，传统的电池系统却成了减重的“绊脚石”。

据计算，一架载重5公斤的物流无人机，电池重量就达到3公斤，同时还需要增加0.5公斤配重保持平衡。一些企业为了让无人机能够多飞5公里，不得不减少1公斤货载。这种不得已的“取舍”让很多企业陷入两难。

在一次国际会议上，朱孔军接触到“结构储能一体化”概念，灵光一闪：“能不能让机身结构本身储能？”此后，他便带领学生着手研发碳纤维结构超级电容器。

在朱孔军指导下，南京航空航天大学2023级硕士生周恒将碳纤维电极和环氧树脂基固体电解质相结合，尝试做成“能承重的储能器件”，历经近百次试验后，终于做出了达标样品。“还原氧化石墨烯像‘电流高速公路’，让电传得快；钒氧化物像‘能量仓库’，能存更多电。”朱孔军表示，“一层薄薄的涂层，就有望让碳纤维储电量提升数倍。”

“普通储能设备受压后储电量会下降，我们的反而更好。”周恒解释，材料受压时结合更紧密，电传输更顺畅。更难得的是，该材料还具有抗损坏能力，用刀片划口子、用钻头钻孔后仍能进行工作。此外，它们还可以像搭积木一样，根据实际需求进行灵活组合：需要更高电压时就串联，需要更大容量时就并联。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202514323

（原标题为《南京航空航天大学新型超级电容器有望让无人机“机身即电池”》）