可穿戴突破！利用激光精密制造的类橡胶可变形储能装置

2024-04-25 18:21

近期，国外的研究人员在柔性储能装置领域取得了令人瞩目的突破，成功研发出一种能够自如拉伸、扭曲、折叠和起皱的小型储能装置。这一重大成果已发表在《npj柔性电子》杂志（npj Flexible Electronics）上。

随着可穿戴技术的蓬勃发展，对于能够适应软电子设备灵活性和可拉伸性的能量存储方案的需求日益迫切。微型超级电容器（MSCs）以其高功率密度、快速充电和长循环寿命等特点，成为了一种极具潜力的可变形储能材料。

然而，传统电极材料如金（Au）的脆性，使得制造能够在反复拉伸和扭曲中保持性能稳定的交叉电极模式成为一项巨大的挑战。与此同时，虽然共晶镓铟液态金属（EGaIn）以其高导电性和出色的可变形性备受瞩目，但其表面张力极高，导致精细图案化操作异常困难。

面对这些挑战，研究小组展现出了非凡的创新精神。他们巧妙地利用激光技术，在可拉伸的聚苯乙烯-嵌段-聚（乙烯-共丁烯）-嵌段-聚苯乙烯共聚物（SEBS）衬底上精准地刻画出EGaIn和石墨烯（作为活性材料）的精细图案。

在激光烧蚀过程中，底层的SEBS衬底完好无损，确保了MSC器件的柔韧性和耐用性。令人振奋的是，这种新型MSC的面电容在经历高达1000次的拉伸循环后，仍能维持其原始值。更令人瞩目的是，这些制备的MSCs在各种机械变形下，如拉伸、折叠、扭曲和起皱，都能保持稳定运行。

该研究团队汇聚了多位杰出科学家，包括浦项工业大学（POSTECH）化学工程系的Jin Kon Kim教授和Keon-Woo Kim博士，以及韩国产业技术研究院（KITECH）的Yang Chanwoo博士和Seong Ju Park研究员。他们的共同努力和智慧结晶，为柔性储能领域的发展注入了新的活力。

Jin Kon Kim教授对此项成果充满信心，他表示：“激光图案液态金属电极的应用，标志着真正可变形储能解决方案发展的重要一步。随着可穿戴技术的持续进步，这样的创新将在确保我们的设备能够适应动态的生活方式方面发挥至关重要的作用。我们期待这一技术能够为未来的可穿戴设备带来更加便捷、高效的能量存储体验。”