移动电子设备、电动汽车、无人机和其他技术的爆炸式增长推动了对能够提供操作动力的新型轻质材料的需求。休斯顿大学和德克萨斯农工大学的研究人员报告了一种由还原氧化石墨烯和芳纶纳米纤维制成的结构超级电容器电极，比传统的碳基电极更坚固、更通用。

UH 研究团队还证明，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，这些基于材料纳米结构的模型更全面、更详细、信息更丰富、更准确，”Haleh Ardebili 说，他是 UH 机械工程副教授，同时也是该研究的通讯作者。一篇描述这项工作的论文，发表在ACS Nano 上。

她说，更准确的建模方法将帮助研究人员找到新的、更有效的纳米结构材料，这些材料可以以更轻的重量提供更长的电池寿命和更高的能量。

研究人员知道测试的材料——还原氧化石墨烯和芳纶纳米纤维，或 rGO/ANF——是一个很好的候选材料，因为它具有很强的电化学和机械性能。Ardebili 说，超级电容器电极通常由多孔碳基材料制成，可提供高效的电极性能。

虽然还原的氧化石墨烯主要由碳制成，但芳纶纳米纤维提供的机械强度增加了电极在包括在内的各种应用中的多功能性。这项工作由空军科学研究办公室资助。

除了Ardebili，合著者还包括第一作者Sarah Aderyani 和Ali Masoudi，他们都是UH;和 Smit A. Shah、Micah J. Green 和 Jodie L. Lutkenhaus，他们都来自 A&M。

目前的论文反映了研究人员对改进新能源材料建模的兴趣。“我们想传达的是，现有的传统模型，即基于多孔介质的模型，可能不够准确，无法设计这些新的纳米结构材料并研究这些用于电极或其他能量存储设备的材料，”Ardebili 说。

这是因为多孔介质模型通常假设材料内的孔径均匀，而不是测量材料的不同尺寸和几何特性。

“我们的建议是，是的，多孔介质模型可能很方便，但不一定准确，”Ardebili 说。“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。”