要點三:力學(xué)-電化學(xué)雙場耦合下結(jié)構(gòu)電容的性能表現(xiàn)
圖中結(jié)構(gòu)電容和傳統(tǒng)CFRP的圖A三點彎曲(插圖:測試示意圖)和圖B剪切強度(插圖:試驗示意圖)測試結(jié)果對比;對結(jié)構(gòu)電容力學(xué)-電化學(xué)雙場耦合測試中的圖C電化學(xué)三點彎曲試驗和圖D電化學(xué)拉伸測試(插圖:測試示意圖)的CV結(jié)果
圖A結(jié)構(gòu)電容的電化學(xué)拉伸疲勞測量(同時進行GCD測試和動態(tài)疲勞拉伸測試);圖B為圖A中黃色區(qū)域的GCD曲線和循環(huán)載荷曲線。
考慮到如果將碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電容應(yīng)用到實際中,其工況應(yīng)該多為在受外力載荷的同時仍能提供儲能能力。因此,探究外力對器件電化學(xué)性能的影響是很有必要的。本文采用了三種力學(xué)-電化學(xué)雙場耦合測試場景,在施加外部機械載荷的同時對結(jié)構(gòu)電容進行電化學(xué)性能測試。實驗結(jié)果表明,無論在靜態(tài)恒定載荷下(電化學(xué)-拉伸測試及電化學(xué)-三點彎曲測試),還是在動態(tài)疲勞載荷下(電化學(xué)-疲勞拉伸測試),結(jié)構(gòu)電容器都表現(xiàn)了非常穩(wěn)定的電化學(xué)行為。
雖然文中的碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)超級電容器實現(xiàn)了機械負(fù)載與電化學(xué)儲能相結(jié)合,但不可忽視的是其電化學(xué)性能與現(xiàn)有的液態(tài)電解質(zhì)超級電容器還有很大差距。在未來的發(fā)展中,應(yīng)在保證力學(xué)性能的同時,大幅度提高儲能能力。總之,碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)超級電容器的概念具有廣闊的工程應(yīng)用前景,并且值得進一步發(fā)展。這也為碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用拓寬了道路。