中國研製出柔性可拉伸電容器 解決可穿戴智能設備難題

2020-11-27 觀察者網

復旦大學高分子科學系和先進材料實驗室彭慧勝教授團隊日前研製出世界首個可拉伸的線狀超級電容器。柔性可穿戴智能設備是當今電子產品的主流發展方向，這種可拉伸的彈性電容器將成為其重要部件。

可拉伸線狀超級電容器示意圖

外套的袖子上集成了行動電話，運動服上能實時顯示心電圖的變化，柔性可穿戴電子設備是當今電子產品的主流發展方向。為了讓編織物具有內置電子功能並且長時間使用，就要求材質必須具有質量輕、體積小、效率高等特點，同時還得有一定的彈性。

復旦大學8日傳出消息，該校彭慧勝課題組成功製備出一種新型的超級電容器，能滿足上述要求。該研究工作發表在國際權威期刊《應用化學》中，最新一期《自然》在「亮點」欄目中對其進行報導。它是一種基於碳納米管的線狀器件，這種柔性電容器在拉伸75%的情況下能100%保持電容器的各項性能。

此前全球研究領域中，有彈性的電子器件，如電化學超級電容器、鋰離子電池、有機太陽能電池等都是在傳統的平面狀基底上實現的。與平面狀結構相比，線狀結構具有質輕和可編織的優勢。據了解，近年學界有許多製備線狀微型器件的嘗試。已經成功的同軸結構和纏繞結構的超級電容器在彎曲的條件下依然具有優異性能，但是它們沒有彈性，給實際應用帶來不少限制。

拉伸100%後仍然保持結構和性能的穩定性

為此，復旦大學高分子科學系和先進材料實驗室彭慧勝教授設計出一種旋轉平移法，可有效結合高分子的彈性及碳納米管的優異電學和機械性能，首次成功製備出可拉伸的線狀超級電容器。這種電容器可彎曲、摺疊和拉伸，且在拉伸75%的情況下能100%保持電容器的各項性能。這種線狀電容器可進一步編織成各種形狀的織物，並可集成於各種微型電子器件上，從而滿足未來對於微型能源的需求。

據悉，該項研究工作在線發表於《應用化學》雜誌後不久，該期刊以「超級可拉伸電子器件」為題進行了特別新聞發布。他們認為「人們迫切需要可穿著電子器件，為了實現電子織物的長期穩定工作，必然要求所有的元件是柔性的和可拉伸的。中國的研究人員現在發明了一種新型的(線狀)超級電容器，完全滿足了這個方向的要求。」

2013年12月5日，最新一期Nature雜誌主刊，在「研究亮點」欄目中對彭慧勝教授研發的新型可拉伸線狀超級電容器進行了報導，認為「可穿著電子器件要求各部件具有可拉伸性，但目前部分為平面結構。復旦大學彭慧勝等發展了高度可拉伸的纖維狀超級電容器，然後編成織物（解決上述難題）。」

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