太阳能可能是可穿戴传感器的未来

利用太阳光线到电力合成皮肤的新方法可以帮助创造能够将触摸感的先进的假肢肢体造成高级假肢。

资料来源:格拉斯哥大学

目前，可穿戴系统通常依赖于相对沉重的不灵活的电池，这对长期用户来说可能是不舒服的。最好的团队通过开发一个超级电容器来开发灵活传感器之前的成功，该超级电容器可以为能够符合佩戴者的身体而提供更舒适性和与皮肤更加一致的接触以更好地收集健康数据。

它们的新超级电容器使用由石墨烯和银形成的柔性三维多孔泡沫层，以产生能够存储和释放的装置的功率多于任何类似的柔性超级电容器。该团队展示了超级电容器的耐用性，表明它在25,000个充电和放电循环中始终如一地提供了电力。

他们还找到了一种充电的方法，将该系统与BEST团队已经开发的柔性太阳能皮肤相结合，有效地创造了一个完全自我充电的系统，以及一个pH值传感器，它利用佩戴者的汗水来监测他们的健康状况。

大海亚教授说：“我们非常高兴这一形式的太阳能超级电容器代表。一种灵活，可穿戴的健康监测系统，只需要接触阳光来收费有很多明显的商业吸引力，但底层技术具有很大的额外潜力。这项研究可以采取可穿戴系统的健康监测，以实现太阳能的偏远地区，往往是最可靠的能源来源，也可以提高混合动力电动车辆的效率。我们已经在寻找进一步将技术集成到灵活的合成皮肤中，我们正在开发用于高级假肢。“

2019年2月18日更新:
在一份新论文中，研究人员讨论了它们如何使用石墨烯和聚氨酯的层，以产生柔性超级电容器，这可以产生来自太阳的功率并将过量的能量存储在以后使用。它们通过供电一系列设备来证明其新材料的有效性，包括一串84个动力饥饿的LED和在假肢中的高扭矩电动机，允许它掌握一系列物体。

最佳群组研究人员开发的顶级触敏层由石墨烯制成，是一个高度灵活的透明“超材料”形式的碳层只有一个原子厚。通过石墨烯的顶层的阳光用于通过下面的一层柔性光伏电池产生功率。任何剩余电源都存储在新开发的超级电容器中，由石墨 - 聚氨酯复合材料制成。

在实验室测试中，超级电容器被通电、放电和再次通电15000次，其存储电能的能力没有明显损失。“这是我们在创造柔性石墨烯设备方面取得的一系列成功的最新进展，这种设备能够利用阳光为自己供电。我们的上一代柔性电子皮肤每平方厘米需要大约20纳瓦，这是如此之低，以至于即使使用市场上最低质量的光伏电池，我们也能获得剩余的能量。”Dahiya说。“我们希望看到我们可以做些什么来捕捉额外的能量并将其存储在以后使用,但我们不满意当前类型的能源存储设备(如电池来做这项工作,因为他们往往是沉重,non-flexible,容易变热,而且充电缓慢。我们的新型柔性超级电容器，由廉价的材料制成，使我们朝着我们的最终目标——制造完全自给自足的柔性太阳能设备——又前进了一段距离，这种设备可以储存它们产生的能量。假肢、可穿戴健康监测器和电动汽车等设备都有巨大的潜力，我们希望继续完善和改进我们在这一领域已经取得的突破。”