物理科技生物学-PHYICA

贷易查第一查询电子皮肤能量储存的最佳角度

纳米技术 2022-06-04 23:58:11

大邱庆邦科技研究所 这种微型超级电容器具有相互交错的电极,可以制作在柔性基板上,从而可以集成到电子皮肤设备中

信用:DGIST DGIST的研究人员发现了一种廉价的方法来制造微型能量存储设备,这种设备可以有效地为柔性和可穿戴的皮肤传感器以及其他电子设备供电,为远程医疗监控和诊断以及可穿戴设备铺平了道路

他们的发现发表在《纳米能源》杂志上

韩国大邱庆应科技学院的材料科学家李成元(Sungwon Lee)和雷迪·南丹帕利(Koteeswara Reddy Nandanapalli)与同事一起开发了这种制造工艺

成功的关键是在特定的角度和温度下将特定量的石墨烯油墨喷涂到柔性基底上

李说:“对远程诊断和可穿戴设备的需求正在迅速增加,因此,许多科学家正在集中精力开发各种电子皮肤设备,这需要极其微小和灵活的能量设备作为电源

" 当微型超级电容器充电时,正负电荷在电极上积累并储存为能量

与电池相比,这些设备的充电和放电时间较短,但它们不能储存同样多的能量

石墨烯是一种很有前途的提高能量储存的材料,因为石墨烯电极是高度多孔的,因此为必要的静电反应提供了更大的表面积

另一种提高微型超级电容器性能的方法是制造带有互锁齿的电极,如两个梳齿的电极,增加可储存的能量

但是这种方法很昂贵,并且不适用于对温度敏感的柔性基板

显而易见的解决方案是将石墨烯喷涂到柔性基底上,但垂直喷涂会导致电极不太多孔,并且具有致密的层,从而使它们的性能较差

李、南丹帕利和他们的同事将石墨烯墨水喷涂到薄而柔韧的基底上,制造出一种纸一样薄的微型超级电容器,该超级电容器具有互锁的电极和优异的性能

他们探索的诀窍是,以45度角和80摄氏度的温度将10毫升石墨烯墨水喷到柔性基底上

这导致了多孔、多层电极的形成

该团队的微型超级电容器厚度为23微米,比纸薄10倍,在10000次弯曲后仍能保持其机械稳定性

它可以储存8个左右

每平方厘米4微法电荷(比今天报道的数值高2倍),功率密度约为1

每公斤13千瓦(比锂离子电池高4倍)

该团队展示了它可以用于附着在皮肤上的可穿戴设备

“我们的工作表明,在不降低性能的情况下,减少用于柔性设备的微型超级电容器的厚度是可能的,”李说

该团队下一步的目标是提高微型超级电容器的存储容量和能耗,使其在现实世界的电子皮肤设备中使用变得可行

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