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具有很多传统纺丝技术所不具备的优势
发布日期 : 2018-12-01 浏览次数 : 编辑:admin

  智能手环、智能床垫、可充电加热保暖裤越来越多的智能可穿戴产品如雨后春笋般崛起,但这些产品基本依靠电池、充电宝,或是采用交流电,如何把导电材料做得柔软贴服且将供能装置更加简化,仍然是可穿戴产品亟待解决的问题。

  近日,南京工业大学陈苏课题组通过微流体纺丝技术创制出非织造布电极材料,采用该材料构筑的超级电容器或许可以为智能可穿戴产品提供更好的供电选择。

  据介绍,微流体纺丝技术是在传统湿法纺丝快速成形的基础上,结合微流体技术的层流效应,制备出微米级纤维的技术,具有很多传统纺丝技术所不具备的优势,是一种无高压电流、节能、安全且操作简便的纤维制备技术。

  更特别的是,微流体纺丝技术可利用微流体的扩散和层流效应来控制纺丝液的组成和结构,通过模拟生物纺丝器的运作功能来制备出结构可调、排列规整的微纤维。微流体纺丝技术具有快速传质传热、精确操控、易于并行放大、高度可控的连续化生产等特点,因此被广泛的应用到生物、医疗、能源、国防等领域。

  该研究团队在导电性较差的黑磷材料层间,通过在二维黑磷(BP)片层原位桥接一维碳纳米管(CNTs),极大地提高了其层间电子传导的效率;而且由于黑磷跟石墨烯一样,层间容易堆积,加入碳纳米管后,有效减轻了黑磷层间堆积,提高了比表面积,增大了离子吸附表面,提高了离子扩散速率及累积量,使黑磷具有较大的离子扩散通道。

  然后该研究团队将黑磷复合纺丝液通过微流体纺丝技术,牵引、固化、熔合成黑磷微纳复合纤维非织造布电极材料,具备高导电性、高能量密度、优异柔性超级电容器功能。采用该非织造材料构筑的柔性超级电容器具有较高的柔性和变形能力,可以集成到织物里,为可穿戴设备更稳定持久地供能。目前已成功应用在LEDs、智能手表、彩色显示屏等电子器件中。

  陈苏教授介绍说:“采用微流体纺丝技术制成的这种非织造布电极材料,用来构筑的超级电容器,其能量密度是目前基于纤维材料电极超级电容器的最大值,且具有较高的柔性和变形能力,可以集成到织物里,能够实现在形变条件下稳定供能。”