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“碳納米管森林”為解決穿戴設(shè)備的電源問題提供了可能的解決方案。

新興的可穿戴設(shè)備想有所突破，就必須改進(jìn)電源系統(tǒng)。sciencedaily.com網(wǎng)站5月2日?qǐng)?bào)道，美國密歇根州立大學(xué)的研究人員利用褶皺化的“碳納米管森林”提供了可能的解決方案。密大軟機(jī)械與電子實(shí)驗(yàn)室主任Changyong Cao等在《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）發(fā)文稱，他們?yōu)榭纱┐麟娮釉O(shè)備制造了高度可伸縮的超級(jí)電容器。新超級(jí)電容器即使被拉伸至原始尺寸的近8倍，并歷經(jīng)數(shù)千次拉伸/恢復(fù)循環(huán)，也能保持良好的性能。該成果有望促進(jìn)可伸縮電子系統(tǒng)、可植入生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和智能包裝系統(tǒng)的發(fā)展。Cao說：“新超級(jí)電容器成功的關(guān)鍵在于，利用創(chuàng)新的方法將垂直排列的碳納米管陣列‘褶皺化’。較之于嚴(yán)格控制的平面膜形態(tài)，三維互連的‘碳納米管森林’可以更好地保持良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。”

iwatch是普及程度最高的可穿戴設(shè)備之一。除計(jì)時(shí)等功能外，它還能與智能手機(jī)進(jìn)行通信。在這個(gè)例子中就已經(jīng)有兩項(xiàng)技術(shù)需要電池的支持了。再試想一下，燒傷患者使用的智能皮膚貼片，不僅可以自己供電，還能監(jiān)測傷口愈合情況，這將是多么一舉兩得的事情。Cao等的發(fā)明正是為此服務(wù)的。

對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域而言，理想的可穿戴電子產(chǎn)品必須能夠任意彎折，并適應(yīng)復(fù)雜的、非均勻表面。在未來，研究人員還希望它們能集成到生物組織或器官中，以檢測疾病和檢測康復(fù)情況等。然而，可穿戴設(shè)備使用的電源卻成為了鬧心的問題。傳統(tǒng)電池組非常笨重、會(huì)發(fā)熱，還需要反復(fù)充電。這顯然是不符合研究人員預(yù)期的。

Cao首次嘗試將“褶皺化”的直型碳納米管用于可伸縮設(shè)備的儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些碳納米管像樹冠一樣相互纏繞，形成碳納米管森林。三維互連模式下的碳納米管森林具有更高的表面積，很方便用納米顆粒進(jìn)行修飾或進(jìn)行其他改進(jìn)。Cao說：“這是碳納米管應(yīng)用設(shè)計(jì)上的突破。我們開發(fā)的‘碳納米管森林’即使沿著每個(gè)方向拉伸300%，它仍然能有效導(dǎo)電。”

就能量收集和存儲(chǔ)能力而言，Cao等設(shè)計(jì)的碳納米管森林超級(jí)電容器的性能已經(jīng)優(yōu)于現(xiàn)有大多數(shù)碳納米管基超級(jí)電容器。值得關(guān)注的是，這種超級(jí)電容器仍然有很廣闊的改進(jìn)空間。例如，浸漬金屬氧化物納米顆粒可顯著提高新超級(jí)電容器的效率。