为可穿戴设备供电的微型超级电容器

据程说，目前的版本电池和超级电容器可穿戴和可拉伸的健康监测和诊断设备有许多缺点，包括低能量密度和有限的拉伸能力。

“这与我们以前所做的工作有很大的不同，但它是等式的关键部分，”程说，并指出他的研究小组和合作者倾向于开发传感器在可穿戴设备。“在开发气体传感器和其他可穿戴设备时，我们总是需要将这些设备与电池结合起来供电。使用微型超级电容器，我们可以在不需要电池的情况下自行为传感器供电。”

作为电池的替代品，微型超级电容器是补充或替代可穿戴设备中的锂离子电池的能量存储设备。微型超级电容器占地面积小，功率密度高，充放电快。不过，据程守宗说，当时是编造的可穿戴设备在美国，传统的微型超级电容器具有“三明治式”的堆叠几何体，显示出较差的灵活性、较长的离子扩散距离和复杂的集成过程，当与可穿戴电子产品结合时。

这促使Cheng和他的团队探索替代设备架构和集成流程，以推进微型超级电容器在可穿戴设备中的应用。他们发现，将微型超级电容器电池排列成蛇形的岛桥布局，可以在桥上拉伸和弯曲结构，同时减少微型超级电容器(即岛桥)的变形。当组合在一起时，这个结构就变成了研究人员所说的“微型超级电容器阵列”。

“通过在连接电池时使用岛桥设计，微型超级电容器阵列显示了更大的可伸缩性，并允许可调的电压输出，”Cheng说。“这使得系统可以可逆地伸展到100%。”

采用非层状、超薄的锌磷纳米片和三维激光诱导石墨烯泡沫-高度多孔，自热纳米材料-为了建造电池的岛桥式设计，程和他的团队发现电导率和被吸收的带电离子数量有了显著的改善。这证明了这些微型超级电容器阵列可以高效地充放电，并存储为可穿戴设备供电所需的能量。

研究人员还将系统与一个摩擦电王中林教授这是一项将机械运动转化为电能的新兴技术。这种组合创造了一个自供电系统。Cheng说:“当我们有了这种基于纳米摩擦电发电机的无线充电模块时，我们就可以根据运动收集能量，比如弯曲你的肘部或呼吸和说话。”“我们能够利用这些日常的人体动作来给微型超级电容器充电。”

Cheng说，通过将这一集成系统与基于石墨烯的应变传感器相结合，储能微型超级电容阵列——由纳米摩擦电发电机充电——能够为传感器供电，这显示了该系统为可穿戴、可伸缩设备供电的潜力。

这项研究发表在纳米能量．