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可清洗、可穿戴的类电池设备能直接织成衣服!

2019-07-27 点击:1131
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剑桥大学的研究人员开发出可以直接嵌入织物的可穿戴电子元件。该器件可用于柔性电路,医疗监测,能量转换和其他应用。

剑桥大学的研究人员与中国江南大学的同事合作,展示了如何将石墨烯(二维碳形式)和其他相关材料直接加入到织物中,以生产电荷储存组件,如用于纺织品清洁的电容器。灵活,舒适,舒适的电源为其铺平了道路。该研究发表在《纳米尺度》,表明石墨烯油墨可用于纺织品,以在需要时储存电荷和释放电荷。

新型纺织电子产品基于低成本,可持续和可拉伸的涤纶织物染色。使用标准溶液处理技术生产墨水。根据团队先前的研究,研究人员设计了一种可以通过简单的染色工艺直接应用于涤纶织物的油墨。该方法的多功能性允许将各种类型的电子元件结合到织物中。大多数其他可穿戴电子产品依赖于安装在塑料或纺织品上的刚性电子元件。在许多情况下,它们与皮肤的相容性有限,在洗涤过程中受损,并且由于它们不能呼吸而不舒服。

该论文的作者,剑桥石墨烯中心的Felice Torrisi博士说:将电子元件直接集成到纺织品中的其他技术生产成本高,而且往往需要有毒溶剂,因此不适合穿着。 “我们的油墨便宜,安全,环保。只要由二维材料制成的不同织物叠加在织物上,它们就可以组合成电子电路。研究人员将一块石墨烯片悬浮在低沸点溶剂中,这种溶剂在织物上沉积后很容易被除去。从而形成由多个石墨烯片组成的薄且均匀的导电网络。

随后堆叠石墨烯和六方氮化硼(h-BN)织物产生了有效区域,使电荷存储成为可能。该织物上的“电池”是可弯曲的并且可以承受典型洗衣机的洗涤循环。该研究报告的合着者,中国江南大学王朝霞教授说:“用简单颜料染色的纺织品已经存在了数百年,但我们的研究结果首次证明了石墨烯及相关材料的油墨可用于生产存储和释放。能源纺织品,工艺可扩展,并且在可复杂电子设备的复杂性和性能方面,技术开发没有根本障碍。

剑桥大学研究人员的工作为基于2D的油墨开辟了许多商机,从个人健康和福祉技术到可穿戴能源和数据存储,军用服装,可穿戴计算和时尚。将纺织品转变为功能性储能组件开辟了全新的应用范围,从物理能量收集和存储到物联网。将来,我们的服装可以将这些基于纺织品的可充电储能组件与可穿戴纺织设备相结合。

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