【據(jù)optics網(wǎng)站2019年8月29日報道】來自澳大利亞墨爾本皇家理工大學(xué)(RMIT)的科學(xué)家們開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)、高效且可擴(kuò)展推廣的激光打印新方法，可用于快速制造嵌入具有儲能功能裝置的織物。

在短短三分鐘內(nèi)，利用該技術(shù)可以生產(chǎn)出面積為100mm x 100mm的智能織物貼片，這種貼片具有防水性、可拉伸性，并且易于與具備儲能技術(shù)的裝置集成。

科研人員使用的是石墨烯超級電容器，這是一種易于與太陽能或其他電源相結(jié)合的強(qiáng)大且持久的儲能裝置。在這項研究中，研究人員將石墨烯超級電容器直接激光印刷集成到織物中。相關(guān)的研究成果在近期的《自然》期刊中發(fā)表。

在概念驗證中，研究人員將超級電容器與太陽能電池相結(jié)合，提供了高效率、可自潔和可自主供電的智能結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有電子產(chǎn)品織物中儲能技術(shù)的主要缺點(diǎn)。

不斷發(fā)展的智能織物材料行業(yè)在消費(fèi)級應(yīng)用、醫(yī)療保健和國防領(lǐng)域的可穿戴設(shè)備中具有廣泛應(yīng)用，可用來監(jiān)測患者的生命體征、追蹤士兵的具體位置并監(jiān)控健康狀況以及全面掌握飛行員或駕駛員的疲勞狀況等。

RMIT科學(xué)學(xué)院的研究員Litty Thekkakara博士表示，內(nèi)置感應(yīng)、無線通信或健康監(jiān)測技術(shù)的智能織物需要強(qiáng)大而可靠的儲能技術(shù)解決方案以保證其正常工作。

“目前智能織物中儲能的方法，如將電池縫合到可穿戴設(shè)備中或使用電子纖維，但這會造成結(jié)構(gòu)既麻煩又厚重，也可能存在容量問題。”Thekkakara說。

利用過去的方法解決儲能問題，可穿戴設(shè)備中的電子元器件在與汗水或環(huán)境中的水分接觸時，也可能會出現(xiàn)短路問題和機(jī)械故障。

能量存儲

Thekkakara博士表示，開發(fā)設(shè)計的這種石墨烯超級電容器不僅可以完全清洗，而且可以儲存足夠多可為智能可穿戴設(shè)備供電所需能量，此外，這種產(chǎn)品還可以幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。通過解決與電子織物材料相關(guān)儲能技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，研究人員希望可以為下一代可穿戴技術(shù)和智能服裝提供動力能源。

這項研究分析了概念驗證階段智能織物在一系列機(jī)械、溫度、耐洗滌性測試中的性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)它可以長期保持穩(wěn)定和高效。

研究人員表示，這項技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子織物可再生能源的實(shí)時存儲。而通過使用基于多點(diǎn)制造和機(jī)器學(xué)習(xí)的先進(jìn)激光打印技術(shù)，還可為更快的卷對卷制造提供了可能性。

RMIT研究人員為此項研究申請了新技術(shù)專利，該專利是在RMIT種子基金和設(shè)計中心項目撥款的支持下開發(fā)的。

制造過程

大型防水織物的制造步驟，利用激光打印技術(shù)制造石墨烯太陽能儲能部件。