电影《回到未来》当中，Brown博士和Marty McFly驾驶DeLorean到了未来，其中“通量电容器”有可能实现时间旅行。现在，电容器是便携式电子产品以及电动汽车的关键组件，提供快速的能量交换，但其容量很低。最近研究人员报道了一种提高容量的新方法。

 

特拉华大学研究团队开发的介电电容器。

图片来源：Kathy F. Atkinson/University of Delaware

DeLorean2015年10月21日，是Brown博士和Marty McFly驾驶DeLorean来到未来的日子，“通量电容器”有可能实现时间旅行。

虽然通量电容器还只是科幻概念，但目前电容器已广泛应用于便携式电子产品、计算系统以及电动汽车当中，作为关键组件。

相比于具有高容量但能量传递慢的电池，电容器具有快速传递的特点，但其容量很低。

一直在寻求方法提高介电电容器的能量密度，电容器即在两块导电金属板之间插入绝缘材料的结构。

现在，美国特拉华大学和中国科学院的研究人员采用纳米技术成功解决了这一问题。

该研究以“三维纳米交指电极介电电容器”为题，发表于《科学进展》（Science Advances）期刊上。

“采用这种方法，我们可以获得每千克约2瓦特的能量密度，这明显高于文献报道过的其他介电电容器结构。”UD机械工程教授Bingqing Wei如是说。

他还补充说，“据我们所知，这是首次实现三维纳米交指电极。碳纳米管具有高比表面积，将其嵌入到具有特殊设计和结构的3D结构当中，能够解决介电电容器储能低的问题。”

这种新型电容器成功的关键之一在于交指设计——类似于两只手交叉手指——显著缩短了相对电极间的距离，从而提高了电容器储存电荷的能力。

这种电容器的另一显著特点是这种独特的新型三维纳米电极具有高电压击穿，这意味着集成的介电材料（氧化铝）作为绝缘体的作用不易失效。

“与之前的研究相比，我们预计这种新结构的介电电容器更适合于那些需要高能量密度存储的应用领域，比如辅助电源供应和混合电力系统。”Wei如是说。

该论文的作者有Fangming Han, GuowenMeng, Fei Zhou, Li Song, Xinhua Li, Xiaoye Hu, Xiaoguang Zhu, Bing Wu和Bingqing Wei。

该研究得到中国国家重点基础研究项目（National Key Basic Research Program of China）、中国国家自然科学基金（National Natural Science Foundation of China）、中科院/外专局国家AQ9创新研究团队国际合作项目（CAS/SAFEA (Chinese Academy of Sciences/State AQ9 Administration of Foreign Experts Affairs) International Partnership Program for Creative Research Teams）、安徽省自然科学基金（Anhui Provincial Natural Science Foundation）的资助。

Wei主要负责实验设计和数据分析。样品的制备和表征则在中国进行。 

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮