随着智能可穿戴设备的蓬勃发展,人们对轻量化、廉价、便携、灵活、可持续的电源需求日益凸显。
受梭织技术启发,中国科学院北京纳米能源与系统研究所、佐治亚理工学院王忠林教授课题组和重庆大学范兴副教授课题组突破了电极技术难关微纳界面应力控制并结合新型聚合物纤维基太阳能电池和纤维摩擦纳米发电机编织在一起,形成单层、轻质、透气、廉价的新型全固态智能可穿戴织物。
该织物不仅可以收集太阳能,还可以将人体运动引起的织物内部纤维的机械摩擦力转化为电能,驱动便携式电子设备持续工作。
相关研究最近发表于《自然—能源》。
利用梭织技术,研究人员可以在微米厚的单层织物中根据不同的电输出要求对太阳能织物模块和纳米发电机模块进行各种复杂的串联和并联连接,并根据需要将其集成到人体中。
衣服的不同部位。
通过太阳能组件和纳米发电机组件的组合,该电源织物可以在数百欧姆至兆欧姆的阻抗范围内实现相对稳定的功率输出,这大大提高了织物作为电源的适应性。
这项工作还系统地研究了平纹组织、斜纹组织、缎纹组织和混合纹理等不同织物结构对织物器件电输出的影响。
并通过与彩色丝线共纺,实现不同颜色、不同外观图案的实用能源面料。
基于能量面料,一系列自供电服装、窗帘、帐篷等日常生活中常用的布艺物品都可以实现自供电功能。
实验结果表明,长5厘米、宽4厘米的单层织物不仅可以为电子手表、手机等设备提供持续的电能,还可以驱动电化学反应,如电解水、由室外阳光和机械运动驱动。
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这种新型梭织技术非常有利于批量生产,进一步降低了面料的成本。
在可穿戴电子、人类健康、能源、军事等领域具有广阔的应用和发展前景。