在超低驱动电压下使用混合电子离子导电金属有机框架的高性能电化学执行器
Yali Li1,2, Ping Yu1,3, Wenjie Ma1,3
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Key Laboratory of Analytical Chemistry for Living Biosystems, Institute of Chemistry, The Chinese Academy of Sciences (CAS), Beijing 100190, China.
ACS applied materials & interfaces
|November 17, 2023
概括
研究人员使用一种新的导电金属有机框架 (c-MOF) 开发了电化学执行器 (EA). 这些EA在0.1V的创纪录的低电压下运行,使低能耗,人为友好的电子和软机器人成为可能.
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
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 电化学执行器 (EA) 提供多功能变形,高灵活性和环保性,使它们适合生物灵感软机器人和生物医疗设备.
- 传统EA的高驱动电压限制了它们在低能耗和人为友好的电子产品中的应用.
研究的目的:
- 研究混合电子离子导电金属有机框架 (c-MOF) 的潜力,以降低EA的驱动电压.
- 评估使用新型c-MOF制造的EA的执行性能和耐用性.
主要方法:
- 使用Ni3 ((hexaiminotriphenylene) 2 (Ni3 ((HITP) 2),一种混合电子离子导电金属有机框架的电化学执行器的制造.
- 关于EA的驱动电压,执行性能 (曲应变差) 和长期耐用性的特征.
- 测量材料的导电性和双层电容.
主要成果:
- 基于Ni3 (((HITP) 2的EA在0.1V的异常低驱动电压下显示出运行,这是基于c-MOF的EA中报告的最低值.
- 实现了0.48% (±0.5V,0.1Hz) 的高曲应变差,以及优异的长期耐用性 (>15,000个循环后99%).
- 该材料由于其混合导电性质,具有高导电性 (1000 S·cm-1) 和双层电容 (176.3 F·g-1).
结论:
- 使用Ni3 (HITP) 2显著降低了EA所需的驱动电压,克服了实际应用的一个主要限制.
- 开发的EA显示了有希望的性能指标,包括低压操作,高应变和耐用性,适用于先进的软机器人和生物医学设备.
- 在c-MOF中混合电子离子导电是一种可行的策略,可以提高EA的性能,并使低功耗,人为友好的电子系统成为可能.
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