具伸縮性之超級電容器,可望應用於次世代穿戴式裝置

 

刊登日期:2020/5/6
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美國杜克大學與密西根州立大學共同開發了一項具有伸縮性的超級電容器,且已實證將長度拉伸至原尺寸的8倍,仍能維持其機能性,未來可望應用於次世代穿戴式裝置用途。

研究團隊在矽晶圓上並排數百萬個直徑15nm、高20〜30μm的奈米管(Nanotube),使其成長為奈米碳管叢(Carbon Nanotube Forest),並在奈米碳管叢上塗佈金奈米薄膜,而金奈米薄膜層會如同靜電捕集器發揮機能性,相較於在先行研究中開發的裝置,電阻值降至10分之1以下,因此裝置的充放電能夠更快速地進行。

接著研究團隊將金奈米薄膜層朝下,讓奈米碳管叢轉移至維持拉伸狀態的彈性體基板上,將滿佈凝膠的電極鬆開之後,基板尺寸縮小至4分之1。此時金奈米薄膜層因為基板拉伸而形成褶皺狀,在小空間內的表面積大幅增加的結果,促使充電可能容量也隨之增加。

最後,將此高密度奈米碳管叢,利用可捕捉墊子的凝膠電解質佈滿奈米管表面,並將2片電極予以結合,就完成了具有伸縮性,且已完成充電之超級電容器。此外,反覆拉伸也未出現磨耗或裂縫,經過1萬次的反覆充放電循環,也僅損失數%的能量性能。

新開發的超級電容器除了可應用於穿戴式電子機器或生物醫學裝置之外,並可望利用做為不需依靠電力之可撓式電子系統的用途開發。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/200331_-stretchable-supercapacitors.html
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