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材料科学家为可穿戴设备创造了替代电池的织物

阻碍可穿戴生物传感器用于健康监测的一个主要因素是缺乏轻质,持久的电源。现在,由材料化学家Trisha L. Andrew领导的马萨诸塞大学阿默斯特分校的科学家们报告说,他们已经开发出一种制造电荷储存系统的方法,该系统可以很容易地整合到衣服中,“将电荷储存图案刺绣到任何衣服上”。

正如Andrew解释的那样,“电池或其他类型的电荷存储仍然是大多数便携式,可穿戴,可摄取或灵活技术的限制组件。这些设备往往是太大,太重和不灵活的组合。”他们的新方法使用微型超级电容器,将蒸汽涂层导电线与聚合物薄膜结合,再加上特殊的缝纫技术,在纺织品背衬上形成柔性的对齐电极网。由此产生的固态器件具有很高的存储电荷的能力,以及允许其为可穿戴生物传感器供电的其他特性。

安德鲁补充说,虽然研究人员已经将许多不同的电子电路元件小型化,但直到现在,对于电荷存储器件来说,情况仍然如此。“通过这篇论文,我们证明了我们可以使用我们实验室生产的蒸汽涂层线将电荷存储模式绣到任何服装上。这为在自供电智能服装上缝制电路打开了大门。”详细信息在ACSApplied Materials&Interfaces上在线显示。

安德鲁和博士后研究员兼第一作者Lushuai Zhang以及化学工程研究生Wesley Viola指出,超级电容器是可穿戴式电荷存储电路的理想选择,因为与电池相比,它们具有固有的更高功率密度。但他们补充道,“将具有高电导率和快速离子传输的电化学活性材料纳入纺织品中具有挑战性。”Andrew及其同事表明,他们的蒸汽涂层工艺在致密捻合纱线上形成多孔导电聚合物薄膜,与先前使用染色或挤出纤维相比,它可以容易地用电解质离子溶胀并保持每单位长度的高电荷存储容量。

负责UMass Amherst可穿戴电子实验室的安德鲁指出,由于技术困难和高成本,纺织科学家倾向于不使用气相沉积,但最近研究表明该技术可以扩大规模并保持成本效益。她和她的团队目前正在与UMass Amherst应用生命科学研究所的个性化健康监测中心的其他人合作,将新的刺绣电荷存储阵列与电子纺织品传感器和低功率微处理器相结合,以构建可监控的智能服装。在正常的一天,人的步态和关节运动。

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