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丝网印刷+石墨烯墨水 一举解决“柔性电池”快速充电难题!

  

在棉织物上丝网印刷柔性电池

 

  随着石墨烯在印刷电子设备上的新发展,可穿戴技术的实用性不断加强。

  近日,英国曼彻斯特大学展示了一项新技术方案:使用简单的丝网印刷技术,直接在纺织品上印上类似于柔性电池的设备,这项技术解决了可穿戴设备充电的问题。被称为超级电容器的组件是实现此方案的一种方法,它的作用和电池类似,可以快速充电,可在数秒内将设备完成充电。

  现在,一种固体柔性超级电容器装置的可用性已经得到了证实,具体操作是使用导电氧化石墨烯墨水在棉织物上完成印刷。媒体此前报道的2-D Materials材料,这种印刷电极由于油墨和纺织品基材之间的相互作用表现出优异的机械稳定性。

  氧化石墨烯印刷的超级电容器的进一步发展激发了可穿戴技术的巨大潜力。经过更深入的研究和开发,例如监控人体健康条件的高性能运动服、轻型军用装备、新型移动通信设备,甚至是可穿戴电脑都会变成现实。

  为了给这些新型的可穿戴设备充电,电能储存系统必须具备高能量、高功率密度,良好的操作安全性,长循环寿命、低成本以及机械灵活性这些特点。

  英国国家石墨烯研究所(National Graphene Institute)研究员Nazmul Karim博士表示:“使用简单可扩展的印刷技术开发石墨烯柔性织物超级电容器,是实现下一代可穿戴电子布料的重要一步。它将研发出一种可以同时存储能量和监测人类活动和生理状况的智能电子纺织品,既环保又高效。”

  氧化石墨烯是石墨烯的一种形态,可以用较低成本在墨水状的溶液里制作出来。这种溶液可以应用于纺织品,创造出织物超级电容器。

  Amor Abdelkader博士表示:“纺织品具备延展性柔性特别强的特点,我们首次印刷了一种稳定的装置,可以储存能量同时又兼具柔性,该装置也是可洗涤的,这个特点让它可应用到未来的智能服装。我们相信这项工作将为使用 2-D Materials油墨在纺织品上印刷其它设备打开大门。”

  曼彻斯特大学目前正在建设石墨烯工程创新中心(Graphene Engineering Innovation Centre),强化国家石墨烯研究所的研究能力。该创新中心造价6000万英镑,将成为国际研究和技术基地。

  曼彻斯特大学的研究人员纳兹穆尔·卡里姆(Nazmul Karim)是这项发明项目的研究者之一,他表示柔性纺织电池造就了智能布料的诞生,它不仅可以正常为可穿戴设备供电,同时还可以像普通的棉布一样柔韧。

  研究人员称这种柔性电池设备,可以为可穿戴设备进行供电,这将促成可穿戴产品屏幕直接使用在衣服布料中,实现更好的健康监测功能和显示设备的可穿戴化。

  研究人员介绍,柔性纺织电池基于低成本的石墨烯材料制成,外部采用简单的丝网印刷技术,电极会因为油墨和纺织品之间的强烈相互作用而表现得非常稳定,并具有良好的操作安全性和很长的循环寿命,电池本身还支持快速充电,柔性材料允许水洗。

  研究人员希望他们的发现可以打开可穿戴智能电脑和智能布料的大门,目前他们正在编写这份研究的论文。曼彻斯特大学目前正投入6000万英镑建设大型石墨烯工厂,该工厂将于明年建成,并为国际石墨烯研究所(NGI)提供国际研究设施。