電子皮膚能量存儲的理想角度

DGIST的研究人員發現了一種廉價的制造微型能量存儲設備的方法，該設備可以為其他可穿戴式皮膚傳感器和其他電子設備提供有效的動力，從而為遠程醫療監控和診斷以及可穿戴設備鋪平了道路。他們的發現發表在《納米能源》雜志上。

大邱慶北科技大學(DGIST)的材料科學家Sungwon Lee和Koteeswara Reddy Nandanapalli與韓國同事一起開發了制造工藝。成功的關鍵是在特定的角度和溫度下將一定量的石墨烯墨水噴涂到柔性基材上。

Lee說：“對遠程診斷和可穿戴設備的需求正在迅速增加，因此，許多科學家將他們的研究重點集中在開發各種電子皮膚設備上，這需要極小且靈活的能源設備作為電源。”

對微型超級電容器充電時，正負電荷會積聚在其電極上并作為能量存儲。與電池相比，這些設備的充電和放電時間短，但是它們不能存儲太多能量。

石墨烯是用于改善其能量存儲的有前途的材料，因為石墨烯電極是高度多孔的，因此為發生必要的靜電反應提供了較大的表面積。

改善微型超級電容器性能的另一種方法是通過制造具有互鎖齒的電極(如兩個梳子的齒)來增加可存儲的能量。但是此過程很昂貴，并且不適用于對溫度敏感的柔性基板。

顯而易見的解決方案是將石墨烯噴涂到柔性基板上，但是垂直噴涂導致電極不是很多孔并且具有致密的層，從而使其性能較差。

Lee，Nandanapalli及其同事將石墨烯墨水噴涂到薄而柔軟的基板上，從而制造出具有互鎖電極和出色性能的薄紙型微型超級電容器。

他們探索的訣竅是在45°角和80°C的溫度下將十毫升的石墨烯墨水噴涂到柔性基板上。這導致形成多孔的多層電極。該團隊的微型超級電容器薄了23微米，比紙薄了十倍，并且在彎曲10,000次后仍保持了機械穩定性。它每平方厘米可以存儲大約8.4微法拉的電荷(比今天報道的值高2倍)，功率密度約為1.13千瓦/千克(比鋰離子電池高4倍)。該團隊證明了它可以用于粘附在皮膚上的可穿戴設備中。

Lee表示：“我們的工作表明，有可能減小用于柔性設備的微型超級電容器的厚度，而不會降低其性能。” 該團隊的下一個目標是提高微型超級電容器的存儲容量和能耗，使其可用于現實世界的電子皮膚設備。