移动电子设备、电动汽车、无人驾驶飞机和其他技术的爆炸式增长推动了对新型轻质材料的需求。近日，休斯顿大学和德克萨斯农工大学的研究人员报道了一种结构超级电容器电极，该电极由还原的氧化石墨烯和芳纶纳米纤维制成，比传统的碳基电极更坚固，用途更广。

团队研究还证明，与传统的建模方法（称为多孔介质模型）相比，基于材料纳米结构的建模可以更准确地了解复合电极中的离子扩散和相关特性。

“我们提议，与多孔介质模型相比，基于材料纳米结构的这些模型更加全面、详细、信息丰富且准确，”比尔·库克（UH）机械工程副教授Bill H. Ardebili说。“更准确的建模方法将帮助研究人员找到新型、更有效的纳米结构材料，这些材料可以提供更长的电池寿命和更轻的能量。”

所测试的材料——氧化石墨烯和芳族聚酰胺纳米纤维或rGO/ANF——由于其强大的电化学和机械性能是很好的选择。超级电容器电极通常由多孔碳材料制成，可提供有效的电极性能。

虽然还原的氧化石墨烯主要由碳制成，但芳族聚酰胺纳米纤维的机械强度可提高电极在多种应用（包括军事用途）中的多功能性。这项工作是由美国空军科学研究所资助的。

Ardebili说：“我们想传达的是，基于多孔介质的传统模型可能不够精确，无法设计这些新的纳米结构材料并研究这些材料用于电极或其他能量存储设备。”这是因为多孔介质模型通常假定材料内的孔径均匀，而不是测量材料的不同尺寸和几何特性。

Ardebili说：“我们的建议是，多孔介质模型可能很方便，但不一定准确。对于最先进的设备，我们需要更准确的模型来更好地理解和设计新的电极材料。”