可定制的 类似织物的可穿戴电子设备电源

新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家创造了一种可定制的织物状电源,可以在不失去其功能的情况下进行切割,折叠或拉伸。

在材料科学与工程学院副院长陈晓东教授的带领下,该团队在“高级材料”杂志(1月8日印刷版)中报道了他们如何创造了一种超级电容器,它的工作原理类似于快速充电电池,可以多次充电。

至关重要的是,他们的超级电容器可以定制或“可编辑”,这意味着它的结构和形状可以在制造后改变,同时保留其作为电源的功能。现有的可拉伸超级电容器被制成预定的设计和结构,但是新的发明可以多方向拉伸,并且当它与其它电子元件连接时不太可能不匹配。

新型超级电容器在编辑成蜂窝状结构时,能够存储比大多数现有可拉伸超级电容器高四倍的电荷。此外,当拉伸至其原始长度的四倍时,即使在10,000次拉伸和释放循环后,它仍能保持近98%的初始储存电能的能力。

陈教授和他的团队进行的实验也表明,当可编辑的超级电容器与传感器配对并放置在人体肘部时,它比现有的可拉伸超级电容器表现更好。可编辑的超级电容器即使在手臂摆动时也能够提供稳定的信号流,然后无线传输到外部设备,例如捕获患者心率的设备。

作者认为,可编辑的超级电容器可以很容易地大规模生产,因为它依赖于现有的制造技术。因此生产成本将很低,估计生产1平方厘米的材料约为0.13新加坡元(0.10美元)。

该团队已经为该技术申请了专利

陈教授说:“可靠且可编辑的超级电容器对于可穿戴电子产业的发展非常重要。当可穿戴电子产品能够可靠地为自身供电和连接时,它还可以在'物联网'领域开辟各种可能性。与家庭和其他环境中的设备通信。

“我自己的梦想是有一天将我们灵活的超级电容器与可穿戴传感器结合起来,用于健康和运动性能诊断。借助可穿戴电子设备为自己提供动力的能力,您可以想象我们创建可用于监控马拉松的设备的那一天在敏捷的比赛中跑步者,检测来自过度和过度运动的信号。“

可编辑的超级电容器由强化二氧化锰纳米线复合材料制成。虽然二氧化锰是超级电容器的常用材料,但是通过碳纳米管和纳米纤维素纤维网络加强的超长纳米线结构允许电极在定制过程中承受相关的应变。

NTU团队还与科学,技术和研究机构(A * STAR)材料研究与工程研究所(IMRE)的高级科学家兼软材料部主任Loh Xian Jun博士合作。

Loh博士说:“可定制和多功能,这些互连的,类似织物的电源能够提供即插即用的功能,同时保持良好的性能。这些灵活的电源具有高度的可伸缩性,是下一代'面料'的理想选择可以集成到可穿戴电子产品中的储能设备。“