草根影響力新視野 夜未央編譯

大邱慶北科技大學（Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology,DGIST）的研究人員及其在韓國的同事們發現了一種廉價的方法來製造微型能量存儲設備，該設備可以有效地為柔性皮膚傳感器和其他可穿戴電子設備提供動力。 成功的關鍵是在特定的角度和溫度下將精確量的石墨烯墨水噴塗到所需的素材上。

他們的發現發表在《納米能源》雜誌上（「極具彈性和機械耐久性的平面超級電容器：電子皮膚電子設備的高能量密度和低成本電源」），為遠程醫療監測和診斷鋪平了道路。

DGIST的材料科學家Sungwon Lee說：「許多科學家將他們的研究重點放在開發用於遠程診斷的可穿戴電子皮膚設備上，該設備需要極小且靈活的能源。」

Lee與DGIST材料科學家Koteeswara Reddy Nandanapalli以及東國大學（Dongguk University ）和韓國地質科學與礦產研究所（the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources）的合作者合作，改善了稱為微型超級電容器的電源。

當微型超級電容器充電時，正負電荷會積聚在其電極上並作為能量存儲。與電池相比，它們的充電和放電時間短，但不能存儲太多能量。

石墨烯電極顯示出改善能量存儲的希望，因為它們是高度多孔的，因此為發生靜電反應提供了較大的表面積。微型超級電容器也可以通過製造帶有互鎖齒的電極（如兩把梳子的齒）來改進，以增加可存儲的能量。 但是此過程很昂貴，並且不適用於對溫度敏感的柔性素材。

Lee，Nandanapalli及其合作者通過製造一種具有連鎖石墨烯電極的薄型微型超級電容器，並成功地將這兩種方法結合在一起，並具有出色的性能。訣竅是在45°角和80°C的溫度下將十毫升的石墨烯墨水噴塗到薄而柔軟的素材上。這導致形成多孔的多層電極。它解決了以前的研究人員所遇到的問題，他們發現將石墨烯垂直噴塗到柔性素材上會導致電極的多孔性不強且具有緻密的層，從而導致其性能較差。

該團隊的微型超級電容器薄23微米，比紙薄10倍，並且在彎曲10,000次後仍保持其機械穩定性。它每平方厘米可以存儲約8.4微法拉的電荷，是迄今報導的其他類似設備的兩倍，功率密度約為1.13千瓦/千克，是鋰離子電池的四倍。

Lee說：「我們的工作表明，有可能在不降低性能的情況下減小微型超級電容器的厚度。」

該團隊的下一個目標是提高其存儲容量和能量消耗，以使其可在現實世界中的電子皮膚設備中使用。

資料來源：https://www.nanowerk.com/