曼彻斯特大学的一项新研究表明,可以用简单的丝网印刷技术直接在纺织品上打印出灵活的电子装置,如柔性电池设备。
目前,可穿戴技术发展的一个障碍是,如何在不需要笨重电池组的情况下驱动这些设备。被称为超级电容器的设备是实现这一目标的一种方法。超级电容器的作用类似于电池,其允许快速充电,可以在几秒钟内完全充电。
而如今,一种固态柔性超级电容器已被证明可使用导电氧化石墨烯直接打印到棉织物上。正如在《2-D Materials》杂志中报道的那样,由于油墨和纺织基质之间的强烈相互作用,印刷电极表现出优异的机械稳定性。
氧化石墨烯印刷超级电容器的下一步发展可以将可穿戴技术的巨大应用潜力转化为现实。高性能的运动服,具有监视性能、嵌入式的健康监测设备,轻量化的军用装备,新的移动通信设备,甚至可穿戴计算机,都是一些可以在进一步的研究和开发之后可以实现的应用。
为了给这些新型的可穿戴设备提供能源,储能系统除了具有较高的能量密度和功率密度、良好的运行安全性、较长的循环寿命和较低的成本外,还必须具有合理的机械灵活性。
Nazmul Karim博士是这篇论文的共同作者,供职于国家石墨烯研究所,他说:“用一个简单的和可扩展的印刷技术是实现多功能的下一代可穿戴电子纺织品的重要一步,发展石墨烯基柔性纺织的超级电容器是很有意义的。”
“这将为实现一个具有环保和成本效益的智能纺织设备开辟道路,这种设备同时还可以储存能量和监控人的行为和生理状况,”。
氧化石墨烯是石墨烯的一种形式,可以在类似墨水的溶液中相对便宜地实现生产。这个解决方案可以应用于纺织品制造超级电容器,使它成为织物本身的一部分。
Amor Abdelkader博士,也是该文章的共同作者,他说:“纺织品是最灵活的基板,我们第一次实现了印刷稳定装置,不仅可以储存能量,还能像棉花一样软。该设备还可水洗,这使得它几乎可以使用它制造未来的智能服装。我们相信,这项工作将开启其它的可以使用二维材料墨水印刷的设备的大门。”
曼彻斯特大学目前正在完成其第二大石墨设施的建设,作为国家石墨烯研究所(NGI)的补充单位。计划在2018年完成,将是一个国际研究和技术设施单位。国家石墨烯研究所将为英国提供在石墨烯和二维材料相关的研究领域的技术发展的独特的机会。国家石墨烯研究还将是石墨烯技术的前沿领导者,着重关注材料的生产和特性研究。
论文链接:https://phys.org/news/2017-08-flexible-batteries-power-future-wearable.html
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