激光诱导的mxene功能化石墨烯基于纳米架构的微超级电容器用于健康监测应用
Sujit Deshmukh1, Kalyan Ghosh1, Martin Pykal2
1Future Energy and Innovation Laboratory, Central European Institute of Technology, Brno University of Technology, Purkyňova 123, 61200 Brno, Czech Republic.
ACS nano
|October 4, 2023
概括
灵活的微超级电容器 (micro-SCs) 现在为可穿戴生物监测提供了高能量密度. 这一进步整合了用于脉冲监测的力传感,克服了便携式电子设备之前的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 灵活的微超级电容器 (micro-SCs) 对便携式电子设备和生物监控具有前景.
- 与微型电池相比,当前的微型电池由于能量密度低而面临限制.
- 可穿戴设备需要轻量级,灵活的能源来实时监控.
研究的目的:
- 为实时生物监测开发高能量密度,灵活的微型SC.
- 将微型SC与力传感器集成,用于辐射动脉脉冲监测.
- 研究新型电极材料中的协同界面机制.
主要方法:
- 利用皮秒脉冲激光在激光诱导石墨烯 (LIG) 上进行MXene衍生的氧化物纳米颗粒的受控合成.
- 采用分子动力学模拟和光谱分析来理解接口键 (Ti-O-C).
- 使用单步,滚滚制造技术制造的微型SC.
主要成果:
- 开发了带有MXene纳米片均附着在LIG上的微型SC,以提高性能.
- 实现了超高的能量密度 (21.16 × 10−3 mWh cm−2) 和出色的电容 (∼100 mF cm−2).
- 证明了高的机械灵活性,耐用性和长周期寿命 (在10,000个周期后保持91%).
结论:
- 这种新的纳米-MXene-LIG混合材料显著提高了微SC的性能.
- 开发的微型SCs适合整合到可穿戴生物医疗设备中.
- 基于激光的制造方法为先进的储能解决方案提供了一种可重复和可扩展的方法.
