Om opkomende draagbare technologie vooruit te helpen, het heeft verbeterde stroombronnen nodig. Nu hebben onderzoekers van de Michigan State University een mogelijke oplossing geboden via verfrommelde koolstofnanobuisjesbossen, of CNT-bossen.

Changyong Cao, directeur van MSU's Soft Machines and Electronics Laboratory, leidde een team van wetenschappers bij het creëren van zeer rekbare supercondensatoren voor het aandrijven van draagbare elektronica. De nieuw ontwikkelde supercondensator heeft solide prestaties en stabiliteit aangetoond, zelfs wanneer het is uitgerekt tot 800% van zijn oorspronkelijke grootte voor duizenden rek-/ontspannende cycli.

De resultaten van het team, gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde energiematerialen , kan de ontwikkeling van nieuwe rekbare energie-elektronische systemen stimuleren, implanteerbare biomedische apparaten, evenals slimme verpakkingssystemen.

"De sleutel tot succes is de innovatieve benadering van het verfrommelen van verticaal uitgelijnde CNT-arrays, of CNT-bossen, " zei Cao, MSU School of Packaging assistent-professor. "In plaats van een platte dunne film die tijdens de fabricage strikt wordt beperkt, ons ontwerp zorgt ervoor dat het driedimensionaal onderling verbonden CNT-bos een goede elektrische geleidbaarheid behoudt, waardoor het veel efficiënter wordt, betrouwbaar en robuust."

De meeste mensen kennen draagbare technologie in zijn basisvorm als iWatches die communiceren met smartphones. In dit voorbeeld, dat zijn twee stukjes technologie die batterijen nodig hebben. Stelt u zich nu eens flarden slimme huid voor voor brandwondenslachtoffers die de genezing kunnen volgen terwijl ze zichzelf van energie voorzien - dat is de toekomst die Cao's uitvinding kan creëren.

Op medisch gebied, Er wordt rekbare/draagbare elektronica ontwikkeld die tot extreme vervormingen in staat is en zich kan aanpassen aan gecompliceerde, oneffen oppervlakken. In de toekomst, deze innovaties kunnen worden geïntegreerd in biologische weefsels en organen om ziekten op te sporen, verbetering bewaken en zelfs communiceren met artsen.

Het vervelende probleem, echter, is een aanvullende draagbare krachtbron geweest - een die lang meegaat en duurzaam is. Waarom coole nieuwe patches ontwikkelen als ze moeten werken op omvangrijke batterijpakketten die heet worden en moeten worden opgeladen? (Dat is extreem, maar je snapt het idee.)

Cao's ontdekking is de eerste die verfrommelde staande CNT's gebruikt voor rekbare toepassingen voor energieopslag. die groeien als bomen met hun luifels verstrikt in wafels. dit bos, echter, is slechts 10-30 micrometer hoog. Na overgedragen en verfrommeld, het CNT-bos vormt indrukwekkende rekbare patronen, als een deken. Het 3D onderling verbonden CNT-bos heeft een groter oppervlak en kan gemakkelijk worden aangepast met nanodeeltjes of worden aangepast aan andere ontwerpen.

"Het is robuuster; het is echt een doorbraak in het ontwerp, " zei Cao, die ook een assistent-professor is in werktuigbouwkunde en elektrische en computertechniek. "Zelfs als het in elke richting tot 300% is uitgerekt, het voert nog steeds efficiënt. Andere ontwerpen verliezen efficiëntie, kunnen meestal maar in één richting worden uitgerekt of volledig defect raken wanneer ze op veel lagere niveaus worden uitgerekt."

Wat betreft het vermogen om energie te verzamelen en op te slaan, Cao's verkreukelde nanobossen presteerden beter dan de meeste andere op CNT gebaseerde supercondensatoren waarvan bekend is dat ze bestaan. Hoewel de best presterende technologie duizenden rek-/ontspannende cycli kan doorstaan, er is nog ruimte voor verbetering.

Metaaloxide-nanodeeltjes kunnen gemakkelijk in de verfrommelde CNT's worden geïmpregneerd, zodat de efficiëntie van de uitvinding veel meer verbetert. De nieuw uitgevonden benadering zou de vooruitgang moeten aanwakkeren van zelfaangedreven rekbare elektronische systemen, voegde Cao toe.