柔性电容器(FlexibleCapacitors)是一种具有柔性形态和高度可替代性的电子元件。它们由电介质薄膜和导电层组成,可以通过印刷和其他加工技术制成柔性和定制化的形状和尺寸。
与传统的刚性电容器相比,柔性电容器可以更好地适应非常时期和方便集成进柔性的电路板和设备上。因此,柔性电容器广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备和其他电子产品中。
柔性电容器具有许多优点,如高密度集成、低热稳定性、高效能损耗控制,以及简化生产工艺等。这些特点使得柔性电容器在未来的电子领域中有着非常广泛的应用前景。
研究人员提出了一种为可穿戴设备制造柔性电容器的新方法,克服了叠片的问题。
韩国中央大学的研究人员制造了一种柔性纸基高能存储设备,无需修改外部电线和电路即可用于并联和串联单超级电容器(SC)配置。等效电路和相应的电化学性能数据显示在右下方。图片来源:韩国中央大学的InhoNam博士和SukTaiChang教授
可穿戴设备是一种智能设备,旨在消除对使简单过程缓慢的笨重设备的需求。只有当像传感器这样的嵌入式设备足够智能,可以在不依赖外部存储器或处理单元的情况下自行执行所需任务时,才会发生这种情况。构成它的硬件不应成为其限制,材料的刚度或电子设备本身不应成为限制。
由SukTaiChang教授和InhoNam副教授领导的中央大学的一组研究人员最近制造了一种结构,该结构包括垂直集成在一张纸中的多层电极。新颖的设计克服了与堆叠纸张相关的问题,同时保留了纸质基材的固有优势。
在滤纸的两面印刷并加热防水石蜡层。这形成了一个亲水通道,周围是纸内的蜡屏障。之后,将纸依次浸入金纳米颗粒和金增强溶液中,金增强溶液通过毛细管作用渗透通道,在纸的中间形成金电极。然后在纸的顶面和底面制造类似的电极以获得多层电极平台。
研究人员随后将二氧化锰(一种活性电极材料)沉积在金纸电极上,然后将其浸入聚乙烯醇-硫酸钠凝胶电解质溶液中以完成设计。凝胶凝固后,他们使用各种电化学测量技术(例如循环伏安法、恒电流充放电和电化学阻抗谱)对二氧化锰-金纸电极进行了表征。
超级电容器设计显示出低电阻、高折叠性和良好的机械强度。二氧化锰增加了其活性表面积,进一步提高了电化学性能。此外,该超级电容器还展示了高储能能力,最大面能量和功率密度分别为13.73μW-hr-cm-2和1.6mW-cm-2。此外,即使经过次充放电循环,它仍能保持其存储容量。
研究人员表示,他们的制造方法规避了与二维储能片相关的大多数制造挑战。他们还相信,他们的研究将指导未来制造具有更多多层电极的纸基电子产品。
参考资料:YeonWooKim等人,单张纸内的多电极垂直集成和高密度柔性超级电容器的等效电路控制,化学工程杂志()。DOI:10./j.cej..
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