硫功能化碳纳米管与内嵌纳米烯为3D打印微型超级电容器和灵活的自动驱动传感系统
Dayong Ren1,2, Shaoning Zhang1,3, Jiaxin Dai2
1State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China.
ACS nano
|July 25, 2024
概括
研究人员开发了用于先进微型超级电容器 (MSC) 的硫功能化碳纳米管/石墨烯纳米板 (S-CNT/GNS) 框架. 这些材料使高性能灵活的电子和自动供电传感系统成为可能.
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:
- 微型超级电容器 (MSC) 对于集成微电子系统至关重要.
- 碳纳米管 (CNTs) 提供导电性,但缺乏足够的离子存储点.
- 开发先进的电极材料是提高MSC性能的关键.
研究的目的:
- 为碳化纳米材料引入一种新的硫辅助激活策略.
- 使用3D打印制造高性能平面MSC.
- 展示这些MSC在灵活的自动供电传感系统中的潜力.
主要方法:
- 使用硫辅助的"在位"激活策略,创建与石墨烯纳米板 (S-CNT/GNS) 集成的硫功能化碳纳米管框架.
- 使用直接3D打印,用S-CNT/GNS墨水制造平面MSC.
- 电化学性能被描述,并构建了一个灵活的自动供电传感系统.
主要成果:
- 该S-CNT/GNS材料表现出增强的表面电荷密度和水友性.
- 制造的MSC实现了0.47 F cm-2的高面积容量,能量密度为64.6 μWh cm-2和功率密度为34.2 mW cm-2.
- 一个功能性的自动供电传感系统被证明用于实时生理信号监测.
结论:
- 硫辅助策略有效地提高了MSC应用的碳化纳米材料.
- 开发的S-CNT/GNS MSC为微电子提供了卓越的电化学性能.
- 这项工作为先进的可穿戴和灵活的电子系统铺平了道路.
