在最近发表在“科学进展”杂志上的一篇期刊文章中，详细介绍了实验室如何使用嵌段共聚物制造碳纤维，其中孔均匀分散在整个地方，类似于海绵。就在一周之后，又发表了另一篇文章，这次是在Nature Communications。新文章展示了多孔碳纤维如何能够实现高能量密度和高电子/离子充电速率，这在电化学能量存储装置中通常是相互排斥的。
“这是与工业相关的下一步，”。 “我们希望建立一个工业友好型工艺。现在，工业界应该认真研究碳纤维不仅是一种结构材料，还是汽车，飞机等能源存储平台。”
碳纤维已广泛用于航空航天和汽车工业，因为它们在各种领域具有高性能，包括机械强度和重量的长期愿景是用多孔碳纤维制造外部汽车外壳，这些碳纤维可以在毛孔内储存能量。
但碳本身是不够的。虽然碳是结构上的主要材料，但碳不具有足够高的能量密度，无法为高要求的应用创造超级电容器。目前的行业标准将碳与所谓的赝电容材料结合在一起，这解除了存储大量能量的能力，但却引发了另一个缓慢充放电速率的问题。
由于其低成本和合理的性能，常用的赝电容材料是氧化锰（MnO2）。为了将MnO2加载到碳纤维或其他材料上，Liu将纤维浸泡在KMnO4前体溶液中。然后前体与碳反应，蚀刻掉一层薄薄的碳，并锚定在剩余的碳上，形成厚度约为2nm的薄涂层。
但是工业面临着MnO2的挑战。 MnO2太少意味着存储容量太低。太多的MnO2会产生太厚的电绝缘涂层。更糟糕的是，它减缓了离子的传输。两者都有助于减缓充放电速率。“我们希望将碳与赝电容材料耦合，因为它们共同具有比纯碳高得多的能量密度。现在的问题是如何解决电子和离子传导性问题”。
然而，发现的多孔碳纤维可以克服这种僵局。实验室的测试显示了两全其美：高负荷的MnO2和持续的高充电和放电速率。Liu的实验室证明，在性能下降之前，它们可以加载高达7 mg / cm2的MnO2。这是工业目前可以利用的MnO2量的两倍或几乎三倍。“我们已经达到了这种材料理论极限的84％，质量载荷为7 mg / cm2”。 “如果加载7毫克/平方厘米的其他材料，你将无法达到这一目标。”
按照的实验室发布的结果，由外壳驱动的汽车可能比我们想象的要早，但是晃下了这个想法。“从长远来看，我们可以用电动超级电容器汽车取代汽油”。 “目前，我们所能做的最低限度就是利用它作为汽车的储能部件。”
短期应用可以利用碳纤维部件在短时间内提供大量能源，以加快汽车加速。但还将目光投向汽车行业以外的其他运输应用。“如果你想让无人机为亚马逊提供产品，你希望无人机能够承载尽可能多的重量，而你希望无人机尽可能轻便”。 “基于碳纤维的无人机可以完成这两项工作。碳纤维是用于运输货物的坚固结构材料，它们是储能材料，为运输提供动力。”
的实验室对这种材料的研究正在加速，还有更多的想法需要测试。“我认为多孔碳纤维是一种平台材料”。 “前两篇论文，我们专注于车辆的储能。但我们相信这种材料可以做得更多。希望我们能够尽快讲述更多故事。”