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利用高性能碳納米管紗線為可穿戴設備供電

導讀 隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,為無線傳感器和設備供電的可持續(xù)解決方案被認為很重要。例如,熱電發(fā)電機能夠?qū)U熱轉(zhuǎn)化為電能,可以提供可持續(xù)的解決方...

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,為無線傳感器和設備供電的可持續(xù)解決方案被認為很重要。例如,熱電發(fā)電機能夠?qū)U熱轉(zhuǎn)化為電能,可以提供可持續(xù)的解決方案。世界各地的研究人員一直在研究此類解決方案。

由日本奈良先進科學技術大學院大學(NAIST)的中村正和(Masakazu Nakamura)領導的研究小組也一直在研究柔性可穿戴熱電發(fā)電機,通過將一種名為碳納米管(CNT)的納米材料縫入織物中,利用體熱產(chǎn)生電能。

有效的熱電(TE)材料的特點是高導電性,可產(chǎn)生高電流和大塞貝克系數(shù),通過溫差產(chǎn)生電壓。碳納米管滿足大部分要求。它們的靈活性和高機械強度也使其在各種 TE 應用中具有廣闊的前景。然而,碳納米管的高導熱性限制了其熱電性能。

為了降低其熱導率,碳納米管被分散在溶液中,在溶液中它們可以與其他材料結合。然后使用濕紡工藝將這種分散體紡成碳納米管紗線。然而,傳統(tǒng)的分散方法常常使納米厚的碳納米管絲纏結在一起,從而降低了它們的導電性和熱電性能。

然而,現(xiàn)在,在發(fā)表于ACS Applied Nano Materials的一項研究中,Nakamura 與博士生 Anh N. Nguyen 以及來自 NAIST 的其他成員介紹了一種分散 CNT 的新方法。通過利用甘油作為分散劑,聚氧乙烯 (50) 硬脂醚作為表面活性劑(一種用于改善液體擴散和潤濕性的物質(zhì)),研究人員獲得了具有對齊 CNT 束的 CNT 紗線。

“我們引入了一種低成本、快速且環(huán)保的方法來開發(fā)柔性和織物型可穿戴熱電設備,”中村說。

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