可洗、可穿戴的类似电池的装置可以直接织入衣服。

可洗、可穿戴的类似电池的装置可以直接织入衣服。

可洗、可穿戴的“电池”:剑桥大学的研究人员开发了基于廉价、安全和环保的墨水,并将其直接编织到织物中。

剑桥大学的研究人员已经开发出可穿戴的电子元件,这些元件直接与织物结合在一起。该设备可用于柔性电路、医疗监测、能量转换和其他应用。

剑桥大学的研究人员与中国江南大学的同事合作,展示了如何将石墨烯(一种二维形式的碳)和其他相关材料直接结合到织物中,以产生电容器等电荷存储元件,从而为纺织品供电铺平道路。灰白、柔韧、穿着舒适。

这项发表在《纳米尺度》杂志上的研究表明,石墨烯墨水可以用于纺织品,能够储存电荷并在需要时释放电荷。新型纺织电子设备是基于低成本、可持续、可扩展的涤纶织物染色技术。油墨是由标准溶液处理技术生产的。

在同一个团队先前的工作基础上,研究人员设计了墨水,这种墨水可以通过简单的染色工艺直接涂在聚酯织物上。该过程的多功能性允许将各种类型的电子组件集成到织物中。

大多数其他可穿戴电子设备依赖于安装在塑料或纺织品上的刚性电子元件。在许多情况下,这些产品与皮肤的相容性都很有限,在清洗时会受到损坏,而且由于不透气,穿着不舒服。

剑桥石墨烯中心的Felice Torrisi博士和该论文的作者说:“将电子元件直接融入纺织品的其他技术成本很高,通常需要有毒溶剂,这使得它们不适合佩戴。”我们的墨水便宜、安全、环保,可以简单地将由二维材料制成的不同织物叠加在织物上,从而形成电子电路。

研究人员将单个石墨烯片悬浮在低沸点溶剂中,这种溶剂在织物上沉积后很容易去除,从而形成由多个石墨烯片组成的薄而均匀的导电网络。随后,几个石墨烯和六角氮化硼(H-BN)织物的叠加形成了一个活跃区域,从而实现电荷存储。这种织物上的“电池”是可弯曲的,可以在普通洗衣机中经受洗涤周期。

“使用简单颜料进行纺织品染色已经有几个世纪了,但我们的结果首次证明,基于石墨烯和相关材料的油墨可以用于生产能够储存和释放能量的纺织品,”中国江南大学的王朝霞教授说。“我们的过程是可扩展的,而且在可穿戴电子设备的复杂性和性能方面,没有任何基本障碍阻碍其技术发展。”

剑桥研究人员的工作为基于二维材料的墨水打开了许多商业机会,从个人健康和福利技术到可穿戴能源和数据存储、军装、可穿戴计算和时尚。

Torrisi说:“将纺织品转变为功能性的能量储存元件,可以开辟一套全新的应用,从身体能量的收集和储存到物联网,未来我们的衣服可以结合这些基于纺织品的电荷储存元件和动力可穿戴的纺织设备。”

该研究得到了中国科学技术研究院、牛顿信托基金会、国家自然科学基金委员会和中国科学技术部的支持。这项技术正由剑桥大学商业化部门商业化。

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