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这种多功能纤维具有改进的能量存储和灵活性

这种多功能纤维具有改进的能量存储和灵活性

最新的可穿戴设备,例如三星的 Galaxy Ring 和苹果的 Vision Pro,正在将医疗保健提升到一个新的水平,甚至使人们能够进行虚拟工作。 由于可穿戴设备要求体积小、重量轻的特点,电池容量不可避免地受到限制,这仍然是集成多种功能的技术障碍。 为了让可穿戴设备充分实现想象的生活,有必要开发一种更轻、更储能的方法。

韩国科学技术院 (KIST) 宣布,由全北功能复合材料中心的 Hyunsoo Jeong 博士和 Namdong Kim 博士以及碳聚变材料中心的 Seungmin Kim 博士领导的联合研究小组开发出了一种可以储存能量的纤维状电极材料。 。 该纤维坚固、轻便且高度灵活,使可穿戴设备的外形尺寸具有更大的自由度,并且能够以不同的形状和应用来制造它们。

碳纳米管纤维柔韧、轻质,并具有优异的机械和电学性能,使其成为可穿戴设备的有前途的材料。 然而,由于其比表面积小且缺乏电化学活性,以往的研究主要将其用作集流体并在其表面覆盖活性材料。 然而,这种方法不仅由于额外材料和工艺的成本较高而不经济,而且在长期使用或物理变形过程中活性材料与纤维分离的可能性很高。

为了解决这个问题,KIST研究团队开发了一种无需活性材料即可具有高储能能力的纤维电极材料。 该团队通过对碳纳米管进行酸处理和改性成粉末,然后将其纺成纤维,开发出具有电化学活性和优异物理性能的碳纳米管纤维。

改性碳纳米管纤维的储能能力是普通碳纳米管纤维的33倍,机械强度是普通碳纳米管纤维的3.3倍,电导率是普通碳纳米管纤维的1.3倍。 此外,由于储能电极材料仅使用纯碳纳米管纤维开发,因此可以使用湿纺技术进行批量生产。

当使用纤维超级电容器进行测试时,它们在打结时保留了近 100% 的性能,在 5,000 次弯曲测试后保留了 95% 的性能。 当使用普通纤维和碳纳米管纤维的混合物经过弯曲、折叠和洗涤后,将它们编织成数字手表腕带时,它们也表现良好。

KIST 的 Kim Seung-min 博士解释了这项研究的重要性,他说:“我们已经证实,最近作为二次电池导电材料再次受到关注的碳纳米管可以用于更广泛的领域。 ”。 “碳纳米管纤维是一个竞争激烈的领域,因为我们拥有原创技术,与发达国家没有显着的技术差距,”联合研究员 Hyun Soo Jeong 博士补充道,“我们将继续研究以应用它。” 它是非常规能源存储的重要材料。”另一位联合研究员 Nam Dong Kim 博士表示,“我们目前正在研究将该技术应用于超级电容器之外具有更高能量密度的纤维型电池。”

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