科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可采集光能和機(jī)械能的復(fù)合能源衣

    隨著智能可穿戴設(shè)備的蓬勃發(fā)展，人們對輕便價廉的便攜式柔性可持續(xù)電源的需求日益凸顯。

    人們一直夢想實現(xiàn)一種可以織入衣物的能源技術(shù)，其可以收集光、風(fēng)、人體運動等各種環(huán)境能量，并轉(zhuǎn)化為電能來給隨身穿戴的電子設(shè)備提供持續(xù)電能。

    近日，美國佐治亞理工學(xué)院聯(lián)合北京中國科學(xué)院等研究人員，在飛梭織布技術(shù)的啟發(fā)下，突破了電極微納界面應(yīng)力控制的技術(shù)難關(guān)，成功地將新型高分子纖維基太陽能電池與纖維摩擦納米發(fā)電機(jī)共同編織，形成了一種單層、輕質(zhì)、透氣、廉價的新型全固態(tài)智能可穿戴織物。

    該織物不僅可以采集太陽光能，還可以同時將人體運動導(dǎo)致的織物內(nèi)部纖維機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)化成電能，從而驅(qū)動隨身電子設(shè)備不間斷地工作。

    通過飛梭織布技術(shù)，可以在一張320微米厚的單層織物中，將太陽能織物模塊和納米發(fā)電機(jī)模塊按照不同的電氣輸出要求進(jìn)行各種復(fù)雜的串并聯(lián)，并根據(jù)需求集成到人體衣物的不同部位。

    值得一提的是，通過太陽能模塊與納米發(fā)電機(jī)模塊的結(jié)合，該電源織物在幾百歐姆到兆歐姆的阻抗范圍內(nèi)，都可以實現(xiàn)較平穩(wěn)的功率輸出，從而極大提高了織物作為電源的適配能力。該工作中，還系統(tǒng)地研究考察了平紋、斜紋、緞紋、混合紋路等不同織物結(jié)構(gòu)對織物器件的電學(xué)輸出的影響。并通過與彩色絲線共紡，從而實現(xiàn)了不同顏色、不同外觀花紋的實用型能源織物。基于能源織物，一系列的自供電衣服、窗簾、帳篷等日常生活中常用的布料物品都可實現(xiàn)自供電功能。

    實驗結(jié)果表明，一張長5厘米、寬4厘米的單層織物在戶外陽光以及機(jī)械運動的共同驅(qū)動下，不僅可以給電子表、手機(jī)等設(shè)備提供持續(xù)電能，還可以驅(qū)動電解水等電化學(xué)反應(yīng)。此外，這種新型的飛梭織造技術(shù)非常利于大規(guī)模生產(chǎn)，進(jìn)一步降低了織物的造價。由于該能源織物具有輕薄、柔軟、可穿戴、可折疊、透氣性好等優(yōu)良性質(zhì)，它將在穿戴電子、人體健康、能源、軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。（來源：北京標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)；：）