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防水可編織電池，為可穿戴提供供電可能

2022年03月26日 11:09:25 瀏覽量：文章來源：陳述根本

文／陳根

可彎曲并可在織物中使用的儲能設備，可能會在未來的可穿戴電子設備中發揮重要作用，這也讓柔性纖維電池成為近年來的研究的熱門方向之一。

基于此，麻省理工學院（MIT）團隊就成功地開發出世界上最長的柔性纖維電池，厚度幾百微米，長 140 米，并且放電容量達 123毫安（mAh）、放電能量約 217 毫瓦時（mWh）。

研究首次使用熱拉伸的方法，實現了在保護性柔性包殼內同時容納多種復雜的電活性凝膠、顆粒和聚合物。熱拉伸工藝的另一個優點是，可以在不改變預制模的情況下，通過改變絞盤速度來控制纖維的橫向尺寸。

從研究成果來看，此次研究的新型柔性纖維電池不僅防水，而且極具可塑性，甚至可以編織成織物。有了這種電池，人類對于電子設備的想象力又將被進一步拓寬，各種可穿戴電子設備都會成為可能，將其用于3D打印，甚至可以用來制造幾乎任何形狀的電池，例如可以像普通衣服一樣穿著的自供電通信設備、傳感器和計算設備。

此外，這一電池的生產不受長度的限制。為了證明這一點，該電池技術背后的MIT研發團隊生產了世界上最長的柔性纖維電池，長 140 米，以證明該材料可以制造成任意長的長度。目前這一140米長的電池已經可以為智能手機和手表獨立充電。其中，纖維裝置的厚度只有幾百微米，比以往任何以纖維形式生產電池的嘗試都要薄。

研究人員表示，“這種方法的好處在于我們可以在單個光纖中嵌入多個設備，與需要集成多個光纖設備的其他方法不同。”研究組還展示了 LED 和鋰離子電池在單根光纖中的集成，稱未來在如此小的空間內可以組合三四個以上的設備——將這些包含多設備的光纖集成在一起，或將推動緊湊型織物計算機的實現。

除了可以編織成二維織物的單個一維纖維外，該材料還可以用于 3D 打印或定制形狀系統以創建固體物體，例如可以提供結構的外殼設備及其電源。文章開頭的圖中可以看出這種能力的應用場景：一艘玩具潛艇用電池纖維包裹起來，以為其提供動力。將電源整合到此類設備的結構中可以降低整體重量，從而提高它們可以實現的效率和范圍。

這種不僅具備可充電鋰電池的充放電功能，還可以編成織物具有電池和纖維特征的“雙重屬性”的新型電池，為從 1D 到 3D 電源的大量非平面電子器件提供動力，給可穿戴電子設備提供了更多選擇。

不久前，12 月 20 日，相關論文以《熱拉伸可充電電池纖維可實現無處不在的電力》（Thermally drawn rechargeable battery fiber enables pervasive power）為題發表在 Materials Today。

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