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对于新兴的可穿戴技术的发展,它需要改进的电源。现在,密歇根州立大学的研究人员已经通过弯曲的碳纳米管森林提供了一种潜在的解决方案,或cnt forests.credit由MSU提供
对于新兴的可穿戴技术的发展,它需要改进的电源。现在,密歇根州立大学的研究人员已经通过弯曲的碳纳米管森林提供了一种潜在的解决方案,或cnt forests.credit由MSU提供

文摘:
对于新兴的可穿戴技术的发展,它需要改进的电源。现在,密歇根州立大学的研究人员已经通过弯曲的碳纳米管森林提供了一种潜在的解决方案,或CNT森林。

自供电可穿戴技术

东兰辛米5月8日发布,二千零一十九

常永曺密歇根州立大学软机械和电子实验室主任,领导了一个科学家团队,为可穿戴电子设备提供高弹性超级电容器。新研制的超级电容器性能稳定。即使它被拉伸到原始尺寸的800%,也要经历数千次伸展/放松循环。

团队的成果,发表在《先进能源材料》杂志上,可能会推动新的可伸缩能源电子系统的发展,植入式生物医学设备,以及智能包装系统。

“成功的关键是采用创新的方法将垂直排列的CNT阵列折叠起来,或者CNT森林,”曹说,密歇根州立大学包装学院助理教授。“在制造过程中没有严格约束扁平薄膜,我们的设计使三维互联CNT森林保持良好的导电性,使其效率更高,可靠和强大。”

大多数人知道穿戴式技术的基本形式是与智能手机通信的iWatches。在这个例子中,这是两项需要电池的技术。现在想象一下,烧伤受害者的智能皮肤可以在给自己供电的同时监测愈合情况——这就是曹的发明可以创造的未来。

在医学领域,可伸缩/可穿戴电子产品正在开发中,它们能够产生极端的扭曲,并且能够适应复杂的表面不平。未来,这些创新可以整合到生物组织和器官中以检测疾病,监督改进,甚至与医生沟通。

令人烦恼的问题,然而,一直是一个互补的可穿戴电源-一个持久耐用的。为什么要开发新的酷炫补丁,如果它们需要消耗体积庞大的电池组,这些电池组会变热并需要充电?(这是极端的,但你明白了。)

曹的发现是第一个使用可拉伸储能应用的皱褶站立碳纳米管,它们像树一样生长,树冠缠绕在华夫饼上。这片森林,然而,只有10-30微米高。在转移和揉皱之后,CNT森林形成了令人印象深刻的可伸展模式,像毯子一样。3D互连CNT森林具有更大的表面积,可以很容易地用纳米颗粒进行修改或适应其他设计。

“它更强大;这是一个真正的设计突破,”曹说,他还是机械工程、电气和计算机工程的助理教授。“即使沿着每个方向伸展到300%,它仍然有效地传导。其他设计会降低效率,通常只能向一个方向拉伸,或者在较低水平拉伸时完全失效。”

就其收集和储存能量的能力而言,曹的皱巴巴的纳米森林超过了已知存在的大多数基于CNT的超级电容器。即使最先进的技术可以经受数千次伸展/放松循环,还有改进的余地。

金属氧化物纳米粒子可以很容易地浸渍到起皱的CNT中,因此本发明的效率提高了很多。新发明的方法应该会激发自供电可伸缩电子系统的进步,曹补充说。

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参与这项研究的合作者包括:周一浩,Jeffrey GlassPhilemon Henry和Charles Parker,杜克大学;斯蒂芬·乌布诺斯克,美国海军研究实验室;简峰臧华中科技大学(中国);曹云腾,麻省理工学院。

这项研究部分是由美国农业部和国家科学基金会资助的。

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关于密歇根州立大学
密歇根州立大学160年来一直致力于以不寻常的方式促进共同利益。世界顶尖研究型大学之一,MSU将大量资源集中在为世界上一些最紧迫的挑战创造解决方案上,同时,通过在17所授予学位的大学开设200多个学习项目,为多样化和包容性的学术团体提供改变生活的机会。

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