絲網(wǎng)印刷+石墨烯墨水 解決“柔性電池”快速充電難題 承德人和礦業(yè)

近日，英國曼徹斯特大學(xué)展示了一項(xiàng)新技術(shù)方案：使用簡單的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，直接在紡織品上印上類似于柔性電池的設(shè)備，這項(xiàng)技術(shù)解決了可穿戴設(shè)備充電的問題。被稱為超級(jí)電容器的組件是實(shí)現(xiàn)此方案的一種方法，它的作用和電池類似，可以快速充電，可在數(shù)秒內(nèi)將設(shè)備完成充電。

隨著石墨烯在印刷電子設(shè)備上的新發(fā)展，可穿戴技術(shù)的實(shí)用性不斷加強(qiáng)?，F(xiàn)在，一種固體柔性超級(jí)電容器裝置的可用性已經(jīng)得到了證實(shí)，具體操作是使用導(dǎo)電氧化石墨烯墨水在棉織物上完成印刷。媒體此前報(bào)道的 2-D Materials 材料，這種印刷電極由于油墨和紡織品基材之間的相互作用表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。

氧化石墨烯印刷的超級(jí)電容器的進(jìn)一步發(fā)展激發(fā)了可穿戴技術(shù)的巨大潛力。經(jīng)過更深入的研究和開發(fā)，例如監(jiān)控人體健康條件的高性能運(yùn)動(dòng)服、輕型軍用裝備、新型移動(dòng)通信設(shè)備，甚至是可穿戴電腦都會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。

為了給這些新型的可穿戴設(shè)備充電，電能儲(chǔ)存系統(tǒng)必須具備高能量、高功率密度，良好的操作安全性，長循環(huán)壽命、低成本以及機(jī)械靈活性這些特點(diǎn)。

英國國家石墨烯研究所（National Graphene Institute）研究員 Nazmul Karim 博士表示：“使用簡單可擴(kuò)展的印刷技術(shù)開發(fā)石墨烯柔性織物超級(jí)電容器，是實(shí)現(xiàn)下一代可穿戴電子布料的重要一步。它將研發(fā)出一種可以同時(shí)存儲(chǔ)能量和監(jiān)測(cè)人類活動(dòng)和生理狀況的智能電子紡織品，既環(huán)保又高效。”

氧化石墨烯是石墨烯的一種形態(tài)，可以用較低成本在墨水狀的溶液里制作出來。這種溶液可以應(yīng)用于紡織品，創(chuàng)造出織物超級(jí)電容器。

Amor Abdelkader 博士表示：“紡織品具備延展性柔性特別強(qiáng)的特點(diǎn)，我們首次印刷了一種穩(wěn)定的裝置，可以儲(chǔ)存能量同時(shí)又兼具柔性，該裝置也是可洗滌的，這個(gè)特點(diǎn)讓它可應(yīng)用到未來的智能服裝。我們相信這項(xiàng)工作將為使用 2-D Materials油墨在紡織品上印刷其它設(shè)備打開大門。”

曼徹斯特大學(xué)目前正在建設(shè)石墨烯工程創(chuàng)新中心（Graphene Engineering Innovation Centre），強(qiáng)化國家石墨烯研究所的研究能力。該創(chuàng)新中心造價(jià) 6000萬英鎊，將成為國際研究和技術(shù)基地。

曼徹斯特大學(xué)的研究人員納茲穆爾·卡里姆（Nazmul Karim）是這項(xiàng)發(fā)明項(xiàng)目的研究者之一，他表示柔性紡織電池造就了智能布料的誕生，它不僅可以正常為可穿戴設(shè)備供電，同時(shí)還可以像普通的棉布一樣柔韌。

研究人員稱這種柔性電池設(shè)備，可以為可穿戴設(shè)備進(jìn)行供電，這將促成可穿戴產(chǎn)品屏幕直接使用在衣服布料中，實(shí)現(xiàn)更好的健康監(jiān)測(cè)功能和顯示設(shè)備的可穿戴化。

研究人員介紹，柔性紡織電池基于低成本的石墨烯材料制成，外部采用簡單的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，電極會(huì)因?yàn)橛湍图徔椘分g的強(qiáng)烈相互作用而表現(xiàn)得非常穩(wěn)定，并具有良好的操作安全性和很長的循環(huán)壽命，電池本身還支持快速充電，柔性材料允許水洗。

研究人員希望他們的發(fā)現(xiàn)可以打開可穿戴智能電腦和智能布料的大門，目前他們正在編寫這份研究的論文。曼徹斯特大學(xué)目前正投入 6000 萬英鎊建設(shè)大型石墨烯工廠，該工廠將于明年建成，并為國際石墨烯研究所（NGI）提供國際研究設(shè)施。