体温引发形状记忆功能的表带型超级电容器

智能手表和手环等因为将诸多不同的功能集成在一个产品上,受到了全世界电子产品消费者广泛的关注。然而,目前其储能设备通常只是放到产品内部,这种策略严重限制了能量储存、供给能力和未来发展空间。表带是手表和手环等产品中面积最大的部分,除了提供支撑作用外,其功能并没有得到充分的利用。基于这种考虑,最近中国科学院兰州化学物理研究所阎兴斌研究员课题组通过提出一种策略将表带与能量存储设备集成到一起制备表带型的柔性超级电容器器件,制备的智能表带能够在接触皮肤时自动“戴”在手腕上。

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为了实现智能表带的构筑,首先利用石墨烯涂布的钛镍合金片作为负极,两步电化学沉积制备的自支撑的柔性MnO2/Ni薄片作为正极,分别使用水系和离子液体系的凝胶电解质作为电解质隔膜组装得到的固态柔性超级电容器器件。静态和动态的弯曲测试都证明了制备的器件在弯曲过程中有着优异的电化学稳定性。由于使用TiNi合金作为负极集流体,制备的器件还展示了不同寻常的形状记忆能力。为了展示潜在的应用性,还将表带状的智能超电器件与电子表连接到一起。有趣的是,这种智能表带不仅能够为手表提供能量,还能够保留形状记忆特性,可以在接触人体的时候自动弯曲从而“戴”在手腕上。此外,即便直接接触皮肤,优异的生物相容性也使得智能表带不会对身体造成伤害。因此,这种智能表带型超级电容器可以应用在下一代智能手表中。这项工作发表在Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.201600763)上。

以上工作得到了国家自然科学基金、兰州化学物理研究所“一三五”重点培育项目的资助和支持。