可穿戴技术将很快成为一个巨大的产业。制造商似乎在开发像织物一样轻薄的储能系统方面遇到了障碍。材料工程师的一项新发明将有助于简化任何服装的可穿戴设备生产。来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的化学家团队开发了革命性的充电系统。该团队由材料化学家特丽莎·安德鲁领导。安德鲁解释说,“电池或其他类型的电荷存储仍然是大多数便携式、可穿戴、可食用或灵活技术的限制组件。这些设备往往是太大、太重、不灵活的组合。”
安德鲁和他的团队使用了一种微型超级电容器,通过涂有蒸汽的导电线分散能量。该团队还使用了一种独特的缝纫技术,在布背面制作了一个灵活的电极网。这就产生了一个设备,它的电荷比预期的大小要多。研究人员发现,这种设备可以很容易地为可穿戴生物传感器供电。研究小组说,“通过这篇论文,我们表明,我们可以用我们实验室制造的蒸汽涂层线在任何衣服上绣上电荷存储图案。这为在自供电智能服装上简单地缝制电路打开了大门。”
Andrew与博士后研究员Lushuai Zhang合作,后者是该论文的第一作者。他们还与化学工程研究生韦斯利·维奥拉合作。研究小组在初步研究中发现,超级电容器是可穿戴式充电存储的理想候选。这是因为与标准电池相比,它们固有的更高的功率密度。马萨诸塞大学的研究人员需要升级传统的超级电容器,因此添加了电化学活性材料来提高性能。研究小组表明,他们的蒸汽涂层工艺可以产生多孔导电聚合物薄膜和厚纱。电解液离子可以添加到线程,以提高每单位的存储容量。
安德鲁说她必须为自己使用气相沉积的决定辩护。她说,尽管气相沉积处理纺织品的成本很高,但它仍然比其他方法更有效。该团队在研究中解释说,这项技术可以扩大规模,并且具有成本效益。他们的第一个合作将是弄清楚如何将健康监测连接到织物中。该团队目前正在与马萨诸塞大学阿默斯特应用生命科学研究所的其他工程师合作进行个性化健康监测。该中心希望将他们的新刺绣阵列与电子纺织品传感器结合起来。这种织物将监测患者在物理治疗期间的步态和关节运动,并让医疗团队更准确地了解患者病情的改善情况。