【據(jù)optics網(wǎng)站2019年8月29日報道】來自澳大利亞墨爾本皇家理工大學(RMIT)的科學家們開發(fā)出一種經(jīng)濟、高效且可擴展推廣的激光打印新方法，可用于快速制造嵌入具有儲能功能裝置的織物。
在短短三分鐘內(nèi)，利用該技術可以生產(chǎn)出面積為100mm x 100mm的智能織物貼片，這種貼片具有防水性、可拉伸性，并且易于與具備儲能技術的裝置集成。
科研人員使用的是石墨烯超級電容器，這是一種易于與太陽能或其他電源相結(jié)合的強大且持久的儲能裝置。在這項研究中，研究人員將石墨烯超級電容器直接激光印刷集成到織物中。相關的研究成果在近期的《自然》期刊中發(fā)表。
在概念驗證中，研究人員將超級電容器與太陽能電池相結(jié)合，提供了高效率、可自潔和可自主供電的智能結(jié)構，克服了現(xiàn)有電子產(chǎn)品織物中儲能技術的主要缺點。
不斷發(fā)展的智能織物材料行業(yè)在消費級應用、醫(yī)療保健和國防領域的可穿戴設備中具有廣泛應用，可用來監(jiān)測患者的生命體征、追蹤士兵的具體位置并監(jiān)控健康狀況以及全面掌握飛行員或駕駛員的疲勞狀況等。
RMIT科學學院的研究員Litty Thekkakara博士表示，內(nèi)置感應、無線通信或健康監(jiān)測技術的智能織物需要強大而可靠的儲能技術解決方案以保證其正常工作。
“目前智能織物中儲能的方法，如將電池縫合到可穿戴設備中或使用電子纖維，但這會造成結(jié)構既麻煩又厚重，也可能存在容量問題。”Thekkakara說。
利用過去的方法解決儲能問題，可穿戴設備中的電子元器件在與汗水或環(huán)境中的水分接觸時，也可能會出現(xiàn)短路問題和機械故障。
能量存儲
Thekkakara博士表示，開發(fā)設計的這種石墨烯超級電容器不僅可以完全清洗，而且可以儲存足夠多可為智能可穿戴設備供電所需能量，此外，這種產(chǎn)品還可以幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。通過解決與電子織物材料相關儲能技術方面的挑戰(zhàn)，研究人員希望可以為下一代可穿戴技術和智能服裝提供動力能源。
這項研究分析了概念驗證階段智能織物在一系列機械、溫度、耐洗滌性測試中的性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)它可以長期保持穩(wěn)定和高效。
研究人員表示，這項技術可以實現(xiàn)電子織物可再生能源的實時存儲。而通過使用基于多點制造和機器學習的先進激光打印技術，還可為更快的卷對卷制造提供了可能性。
RMIT研究人員為此項研究申請了新技術專利，該專利是在RMIT種子基金和設計中心項目撥款的支持下開發(fā)的。
制造過程
大型防水織物的制造步驟，利用激光打印技術制造石墨烯太陽能儲能部件。
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