正如安德鲁所解释的,“电池或其他类型的充电存储仍然是大多数便携式、可穿戴、可消化或灵活技术的限制性组件。这些设备往往是一些太大、太重、不灵活的组合。”
他们的新方法使用一个微型超级电容器,将蒸汽涂覆的导电线与聚合物薄膜结合起来,再加上一种特殊的缝纫技术,在纺织品衬底上创建一个由排列整齐的电极组成的柔性网格。由此产生的固态设备具有较高的容量存储电荷,以及其他特性,使其能够为可穿戴生物传感器提供动力。
使用micro-supercapacitor
安德鲁补充说,虽然研究人员已经显著地缩小了许多不同的电子电路元件,但到目前为止,这还不能用于充电设备。“通过这篇论文,我们证明了我们可以用我们实验室制造的蒸汽涂层线在任何衣服上绣出电荷存储模式。这为简单地在自供电智能服装上缝纫电路打开了大门。”
Andrew和博士后研究员、第一作者Lushuai Zhang,以及化学工程研究生Wesley Viola指出,超级电容器是可穿戴充电存储电路的理想人选,因为它们具有比电池更高的功率密度。
但是“将具有高导电性和快速离子传输的电化学活性材料应用到纺织品中是一项挑战,”Andrew和他的同事们表明,他们的蒸汽涂层过程在密捻纱线上产生多孔导电聚合物薄膜,这种薄膜可以很容易地被电解质离子膨胀,并且与之前染色或挤压纤维相比,保持单位长度的高电荷存储容量。
Andrew是马萨诸塞大学阿默斯特分校可穿戴电子实验室的负责人,他指出,由于技术上的困难和高昂的成本,纺织科学家倾向于不使用气相沉积技术,但最近的研究表明,该技术可以扩大规模,并保持成本效益。她和她的团队目前正与他人马塞诸斯州大学阿默斯特学院应用生命科学的个性化健康监测中心将与e-textile新的绣花电荷存储阵列传感器和低功耗微处理器构建智能服装,可以监视一个人的整个步态和关节运动正常的一天。
来源:马萨诸塞大学阿默斯特分校