前沿 2019-09-09 15:09

澳大利亚墨尔本皇家理工大学开发可快速生产嵌入石墨烯超级电容器织物的方法

陈济桁 摘自 optics网站

【据optics网站2019年8月29日报道】来自澳大利亚墨尔本皇家理工大学(RMIT)的科学家们开发出一种经济、高效且可扩展推广的激光打印新方法,可用于快速制造嵌入具有储能功能装置的织物。

在短短三分钟内,利用该技术可以生产出面积为100mm x 100mm的智能织物贴片,这种贴片具有防水性、可拉伸性,并且易于与具备储能技术的装置集成。

科研人员使用的是石墨烯超级电容器,这是一种易于与太阳能或其他电源相结合的强大且持久的储能装置。在这项研究中,研究人员将石墨烯超级电容器直接激光印刷集成到织物中。相关的研究成果在近期的《自然》期刊中发表。

在概念验证中,研究人员将超级电容器与太阳能电池相结合,提供了高效率、可自洁和可自主供电的智能结构,克服了现有电子产品织物中储能技术的主要缺点。

不断发展的智能织物材料行业在消费级应用、医疗保健和国防领域的可穿戴设备中具有广泛应用,可用来监测患者的生命体征、追踪士兵的具体位置并监控健康状况以及全面掌握飞行员或驾驶员的疲劳状况等。

RMIT科学学院的研究员Litty Thekkakara博士表示,内置感应、无线通信或健康监测技术的智能织物需要强大而可靠的储能技术解决方案以保证其正常工作。

“目前智能织物中储能的方法,如将电池缝合到可穿戴设备中或使用电子纤维,但这会造成结构既麻烦又厚重,也可能存在容量问题。”Thekkakara说。

利用过去的方法解决储能问题,可穿戴设备中的电子元器件在与汗水或环境中的水分接触时,也可能会出现短路问题和机械故障。

能量存储

Thekkakara博士表示,开发设计的这种石墨烯超级电容器不仅可以完全清洗,而且可以储存足够多可为智能可穿戴设备供电所需能量,此外,这种产品还可以几分钟内实现大规模生产。通过解决与电子织物材料相关储能技术方面的挑战,研究人员希望可以为下一代可穿戴技术和智能服装提供动力能源。

这项研究分析了概念验证阶段智能织物在一系列机械、温度、耐洗涤性测试中的性能表现,发现它可以长期保持稳定和高效。

研究人员表示,这项技术可以实现电子织物可再生能源的实时存储。而通过使用基于多点制造和机器学习的先进激光打印技术,还可为更快的卷对卷制造提供了可能性。

RMIT研究人员为此项研究申请了新技术专利,该专利是在RMIT种子基金和设计中心项目拨款的支持下开发的。

制造过程

 

大型防水织物的制造步骤,利用激光打印技术制造石墨烯太阳能储能部件。

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