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项目介绍:

CINNO Research产业资讯,最近,密歇根州立大学曹长勇教授带领的一组研究人员利用有数百年历史的折纸艺术、特殊的印刷技术和一种创新的材料制成了一种可拉伸的储能装置。



根据外媒Printedelectronicsworld报道,这种可拉伸的储能器件可以让现有可穿戴设备(例如智能手表)变得更加具有柔性,使用更舒适和可靠。不过,除此之外,作为软机和电子实验室负责人的Cao教授还看到了这种设备的另一些应用可能性。实际上,他目前还在努力开发一种智能纺织品,它可以用来监测运动员在比赛过程中的生理特征变化情况。另外,他们还有开发一种电子皮肤,它可以恢复义肢使用者的触觉;开发一种智能植入设备,可以用来跟踪患者的健康状况,以便帮助他们保持健康。
 
Cao教授说:“对于植入式设备而言,设计时需要考虑让它与软组织整合并能够适应人体的运动。”他的团队还在研究另一种所谓的“植物穿戴设备”,这是一种用于作物应用的传感器,可以随着植物的生长和移动而伸展和弯曲。“即使风或环境发生变化,这些植物也能够在24小时内适时改变其方向和形状,”Cao说:“这非常令人感兴趣,所以我们很希望能够开发出这种能够适应不同生长条件的传感器。”
 
为了给这些设备供电,曹长勇和他的同事正在开发一些集能设备,这是一些可以将运动能量转换成电能的电子设备。例如,今年夏天Cao领导的一个团队就搭建了一些传感器,用来检测由风驱动的森林大火。这样的传感器可以让护林员在不充电的前提下同时监测大片森林。这些集能设备用电路中的关键部分是一种称为超级电容器的组件,它借助电化学方法像电池一样进行充电和放电,不过速度要快得多。
 
Cao的团队已经开发出一种制造超级电容器的方法,新方法制作出的电容器在保持电化学性能的前提下极大提升了其充电效果。该方法用到的是一种4D打印技术,它可以制作出随时间变化的3D结构。
 
该团队使用气溶胶喷射打印机将一种特别设计的墨水直接沉积到可拉伸的聚合物基材上,过程就像喷墨打印机将墨水打印在纸张上一样。这些印刷材料最终可以制成可拉伸超级电容器依赖研究人员的两项创新:首先,该油墨采用了导电碳材料的混合物,它可以满足所需电化学和机械性能。它含有碳纳米管和后面会逐渐消失的碳薄层(氧化石墨烯)。
 
“碳纳米管的电化学性能比石墨烯低,但在目前的油墨溶剂中具有相对更好的溶解性,所以更容易形成稳定的油墨,”Cao说:“将它们与导电聚合物添加剂结合在一起,可同时实现优异的粘合强度,机械强度,优异的导电性和印刷兼容性。”
 
第二项创新则是折纸艺术。研究人员已经知道的是,让墨水干燥成皱纹状(像手风琴一样)有助于墨水在其使用期间保持弹性。为了实现这种图案,研究人员拉长了聚合物基材,之后在其上印刷了定制的油墨。当油墨在适当的条件下固化时,研究人员再松开基材就可以让它松弛回到其初始形状。
 
“我们正在引入一种可能更好的方法来制造这种可拉伸自供电系统,”Cao说:“我们已经展示过这种材料,过程以及集成方式”。
事宜人群:
产品详情

柔性电子|研究人员利用折纸及印刷技术制成可拉伸电池

柔性电子|研究人员利用折纸及印刷技术制成可拉伸电池

CINNO Research产业资讯,最近,密歇根州立大学曹长勇教授带领的一组研究人员利用有数百年历史的折纸艺术、特殊的印刷技术和一种创新的材料制成了一种可拉伸的储能装置。


柔性电子|研究人员利用折纸及印刷技术制成可拉伸电池

根据外媒Printedelectronicsworld报道,这种可拉伸的储能器件可以让现有可穿戴设备(例如智能手表)变得更加具有柔性,使用更舒适和可靠。不过,除此之外,作为软机和电子实验室负责人的Cao教授还看到了这种设备的另一些应用可能性。实际上,他目前还在努力开发一种智能纺织品,它可以用来监测运动员在比赛过程中的生理特征变化情况。另外,他们还有开发一种电子皮肤,它可以恢复义肢使用者的触觉;开发一种智能植入设备,可以用来跟踪患者的健康状况,以便帮助他们保持健康。
 
Cao教授说:“对于植入式设备而言,设计时需要考虑让它与软组织整合并能够适应人体的运动。”他的团队还在研究另一种所谓的“植物穿戴设备”,这是一种用于作物应用的传感器,可以随着植物的生长和移动而伸展和弯曲。“即使风或环境发生变化,这些植物也能够在24小时内适时改变其方向和形状,”Cao说:“这非常令人感兴趣,所以我们很希望能够开发出这种能够适应不同生长条件的传感器。”
 
为了给这些设备供电,曹长勇和他的同事正在开发一些集能设备,这是一些可以将运动能量转换成电能的电子设备。例如,今年夏天Cao领导的一个团队就搭建了一些传感器,用来检测由风驱动的森林大火。这样的传感器可以让护林员在不充电的前提下同时监测大片森林。这些集能设备用电路中的关键部分是一种称为超级电容器的组件,它借助电化学方法像电池一样进行充电和放电,不过速度要快得多。
 
Cao的团队已经开发出一种制造超级电容器的方法,新方法制作出的电容器在保持电化学性能的前提下极大提升了其充电效果。该方法用到的是一种4D打印技术,它可以制作出随时间变化的3D结构。
 
该团队使用气溶胶喷射打印机将一种特别设计的墨水直接沉积到可拉伸的聚合物基材上,过程就像喷墨打印机将墨水打印在纸张上一样。这些印刷材料最终可以制成可拉伸超级电容器依赖研究人员的两项创新:首先,该油墨采用了导电碳材料的混合物,它可以满足所需电化学和机械性能。它含有碳纳米管和后面会逐渐消失的碳薄层(氧化石墨烯)。
 
“碳纳米管的电化学性能比石墨烯低,但在目前的油墨溶剂中具有相对更好的溶解性,所以更容易形成稳定的油墨,”Cao说:“将它们与导电聚合物添加剂结合在一起,可同时实现优异的粘合强度,机械强度,优异的导电性和印刷兼容性。”
 
第二项创新则是折纸艺术。研究人员已经知道的是,让墨水干燥成皱纹状(像手风琴一样)有助于墨水在其使用期间保持弹性。为了实现这种图案,研究人员拉长了聚合物基材,之后在其上印刷了定制的油墨。当油墨在适当的条件下固化时,研究人员再松开基材就可以让它松弛回到其初始形状。
 
“我们正在引入一种可能更好的方法来制造这种可拉伸自供电系统,”Cao说:“我们已经展示过这种材料,过程以及集成方式”。
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