用MXene-细菌纤维素纳米纤维复合材料制成的自充超级电容器用于可穿戴设备
Mingcen Weng1, Jiahao Zhou1, Yuanji Ye1
1School of Materials Science and Engineering, Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Materials Processing and Application, Key Laboratory of Polymer Materials and Products of Universities in Fujian, Fujian University of Technology, Fuzhou, Fujian 350118, China.
研究人员开发了强大,灵活的MXene-细菌纤维素 (MXene-BC) 复合膜,用于高性能超级电容器. 这些自动充电设备集成到智能手腕带中,利用身体的汗水发电,实现自动供电的可穿戴电子产品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 可穿戴电子产品需要先进的能量存储,特别是灵活的超级电容器.
- 现有的混合可穿戴超级电容器由于有线连接而缺乏紧性.
- 虽然MXenes具有较高的特定容量,但在实际应用中需要提高机械强度.
研究的目的:
- 开发一种通用方法来制造高性能,坚固的基于MXene的柔性电极.
- 为可穿戴设备创建紧的,自我充电的超级电容器.
- 为了展示一个自动供电的智能腕带利用环境能源.
主要方法:
- 使用细菌纤维素 (BC) 纳米纤维作为MXene纳米板的交叉连接剂,通过结.
- 制造的MXene-细菌纤维素 (MXene-BC) 复合膜具有增强的机械强度 (Young的模量为6.8 GPa).
- 通过将空气 (Zn-air) 电池与MXene-BC超级电容器集成,构建了一个自我充电的超级电容器.
主要成果:
- 由于增加了层间间距,MXene-BC复合膜 (10% BC) 呈现出高面积容量 (346 mF cm-2).
- 自充电超级电容器使用人造汗水作为电解质实现了0.6V的充电电压.
- 一个功能性的智能腕带被演示,由利用人类汗水的自我充电超级电容器提供动力.
结论:
- 细菌纤维素显著提高了基于MXene的柔性电极的机械性能和电化学性能.
- 拟议的自我充电超级电容器设计是有效的,独立于环境,适用于紧的可穿戴系统.
- 这种方法为开发自动供电可穿戴电子产品提供了一个有希望的途径.
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