諾丁漢特倫特大學 (NTU)、西英格蘭大學 (UWE) 和埃克塞特大學的研究表明,如何使用高性能微型超級電容器為智能穿戴紡織品供電,以可持續的方式支持一系列健康應用。
該技術可以將電極印在服裝織物上,為嵌入在服裝中的可穿戴技術提供電力,同時使它們保持完全可穿戴和可清洗的狀態。
電極可以通過噴墨打印到服裝面料上,為可穿戴技術提供電力。
超級電容器以電化學方式儲存能量,與普通電池相比具有充電和放電速度更快、使用壽命更長、成本更低等優勢。
這項研究展示了如何通過噴墨打印超薄二維材料層(包括石墨烯、二硫化鉬 (MoS2) 和六方氮化硼 (h-BN))來形成層狀材料(稱為異質結構)以創建微型超級電容器的最準確方法。二維材料非常薄,僅由一層原子組成,并且由于其厚度而具有獨特的性質。
南洋理工大學諾丁漢藝術設計學院的 Nazmul Karim
負責這項研究的南洋理工大學諾丁漢藝術設計學院教授納茲穆爾·卡里姆 (Nazmul Karim) 表示:“智能穿戴紡織品被廣泛認為是一種很有前途的醫療保健解決方案,它有助于在不引人注意的情況下監測人體健康狀況,以支持護理診斷。但迄今為止,由于缺乏薄而靈活的電源,阻礙了此類產品的實際應用,因此我們希望開發出一種方法,使基于紡織品的微型儲能設備能夠提供所需的能量。這項研究可能開啟高性能基于紡織品的微型超級電容器的新時代,它將為未來可穿戴智能穿戴紡織品提供動力,以實現個性化醫療保健。
研究表明,噴墨打印是創建這些異質結構的理想、高精度方法,因為它可以將材料最精確地沉積在紡織品等基底材料上。
研究人員以石墨烯為導體,MoS2為半導體,h-BN為絕緣體,導電石墨烯層印在異質結構的頂部和底部,而半導體(MoS2)和絕緣體(h-BN)則夾在中間。
用于能源和醫療保健的印刷技術和印刷電子紡織品。
埃克塞特大學可持續材料副教授 Shaila Afroj 博士補充道:“可穿戴電子紡織品面臨的關鍵挑戰是需要輕便、靈活且高性能的電源裝置。與電池相比,超級電容器或超級電容器作為儲能設備獲得了更大的關注,主要是因為它們具有快速的充電和放電速度、較長的循環壽命和成本效益。這項研究表明,噴墨打印是一種有前途且可持續的解決方案,可用于制造用于可穿戴電子應用的完全智能、可穿戴且環保的超級電容器。”
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