可穿戴技術新突破:形狀可定製的織物超級電容
發布時間:2018-02-06 責任編輯:wenwei
【導讀】超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)是(shi)一(yi)種(zhong)高(gao)效(xiao)實(shi)用(yong)的(de)新(xin)型(xing)儲(chu)能(neng)器(qi)件(jian)。其(qi)作(zuo)用(yong)與(yu)電(dian)池(chi)相(xiang)似(si),但(dan)它(ta)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian),幾(ji)秒(miao)鍾(zhong)之(zhi)內(nei)就(jiu)可(ke)以(yi)完(wan)全(quan)充(chong)滿(man)電(dian),也(ye)可(ke)以(yi)反(fan)複(fu)充(chong)電(dian)很(hen)多(duo)次(ci)。超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)具(ju)有(you)充(chong)電(dian)速(su)度(du)快(kuai)、循環壽命長、安全可靠、存儲電能多、綠色環保等優點。它適用於任何需要快速充放電循環的應用領域。未來,它的市場前景非常廣闊,將在電動汽車、大功率輸出設備、消費電子設備等領域大顯身手。
然而,在可穿戴技術和智能織物領域,超級電容也扮演著重要角色。筆者曾介紹過,英國曼徹斯特大學開發出的一種固態柔性超級電容器件。科學家通過絲網印刷技術,采用導電石墨烯氧化物油墨,直接將它打印在紡織品例如棉織物上。該超級電容器件的優勢包括:機械柔韌性好、能量與功率密度高、運行安全性高、循環壽命長、成本低。

(圖片來源:曼徹斯特大學)
此外,超級電容還有助於實現電子設備的自供電。所謂自供電,是指無需電池,從外部環境中采集熱能、機械能、輻射能、化學能等形式的能量,為電子設備提供電力。美國得克薩斯大學達拉斯分校(UTD)和韓國漢陽大學科學家領導的國際科研團隊開發出最新的高科技紗線“Twistron”,takeyizaizishenbeilashenhuozheniuzhuanshichanshengdianneng。zhezhongshaxianyoutannamiguangoucheng,benzhishangshiyizhongchaojidianrong。yanjiurenyuancheng,dangjiangzhezhongtannamiguanshaxianjinrudianjieyeshi,shaxiankeyitongguodianjieyebenshenlaichongdian,buxuyaowaijiadianyuanhuozhewaijiapianyashixian。

(圖片來源:UTD)
創新
今天,筆者將要介紹的創新成果也是一種超級電容。此外,它也是智能織物和自供電技術交叉融合的典型案例之一。
近日,新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)的科學家設計出一種織物般的電源,它經過剪切、折疊或者拉伸後並不會喪失功能。

(圖片來源:新加坡南洋理工大學)


(圖片來源:新加坡南洋理工大學)

(圖片來源:新加坡南洋理工大學)

(圖片來源:新加坡南洋理工大學)
現xian有you可ke拉la伸shen的de超chao級ji電dian容rong都dou采cai用yong預yu先xian設she定ding的de設she計ji和he結jie構gou中zhong,但dan是shi這zhe項xiang新xin發fa明ming卻que可ke以yi拉la伸shen到dao多duo個ge方fang向xiang,且qie當dang它ta連lian接jie到dao其qi他ta電dian子zi器qi件jian時shi,不bu容rong易yi發fa生sheng匹pi配pei錯cuo誤wu。下xia圖tu展zhan示shi了le傳chuan統tong超chao級ji電dian容rong和he這zhe種zhong可ke編bian輯ji的de超chao級ji電dian容rong在zai製zhi造zao方fang法fa上shang的de區qu別bie。

(圖片來源:新加坡南洋理工大學)

作者相信這種可編輯的超級電容非常容易量產,因為它依賴現有的製造技術。因此,生產成本也較低,估計約0.13新加坡元(0.10美元)可以生產1平方厘米的這種材料。
價值
Chen 教授表示:“一yi種zhong可ke靠kao並bing可ke編bian輯ji的de超chao級ji電dian容rong對dui於yu可ke穿chuan戴dai電dian子zi產chan業ye的de發fa展zhan來lai說shuo非fei常chang重zhong要yao。當dang可ke穿chuan戴dai電dian子zi器qi件jian能neng夠gou可ke靠kao地di給gei自zi身shen供gong電dian,並bing可ke以yi與yu家jia和he其qi他ta環huan境jing中zhong的de設she備bei進jin行xing連lian接jie和he通tong信xin時shi,它ta也ye為wei‘物聯網’領域打開了各種可能性。”
“wozijidemengxiangshiyouyitianjiangwomenderouxingchaojidianrongyuyongyujiankangheyundongbiaoxianzhenduandekechuandaichuanganqixiangjiehe。tongguokechuandaidianziqijiandezigongdiannengli,nikeyixiangxiangyouyitian,womenkeyichuangzaochuyongyuzaibisaiqijianjiancemalasongsaipaoyundongyuanpilaozhuangtaideshebei,tajuyouhengaodelingmindubingnengjianceyibanlaoleiheguodulaoleidexinhao。
Loh 博士表示:“這些互聯的、織(zhi)物(wu)般(ban)的(de)電(dian)源(yuan)可(ke)定(ding)製(zhi)並(bing)具(ju)有(you)多(duo)功(gong)能(neng),能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)即(ji)插(cha)即(ji)用(yong)的(de)功(gong)能(neng),並(bing)保(bao)持(chi)良(liang)好(hao)的(de)性(xing)能(neng)。這(zhe)些(xie)柔(rou)性(xing)電(dian)源(yuan)是(shi)高(gao)度(du)可(ke)拉(la)伸(shen)的(de),是(shi)非(fei)常(chang)有(you)前(qian)途(tu)的(de)下(xia)一(yi)代(dai)‘織物’能量存儲器件,這些器件將集成到可穿戴電子設備中。”
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