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基于液态金属电极和集成功能化碳纳米管的全柔性超级电容器
导读
本文介绍了一种基于镓铟液态金属(共晶镓铟合金，EGaIn)电极与集成功能化碳纳米管(CNTs)的集成柔软微系统用全柔性超级电容器。碳纳米管表面的氧官能团保证了功能化的碳纳米管与EGaIn表面的薄的天然氧化层之间的强附着力，即使在机械变形的情况下也能实现无脱层的柔性、可拉伸的电极。
背景简介
柔性功能材料及其制造技术的进步使皮肤或身体集成的传感系统能够用于医疗保健和医疗应用。虽然柔性和可拉伸的传感器已经成功地进行了演示，但是它们与通常坚硬和沉重的固态储能元件的系统级集成是目前一个主要的困难。在这方面，开发柔性储能设备被认为是为柔性电子设备供电的核心技术。在可能的储能设备中，超级电容器因其快速的供电和较长的使用寿命而成为很有前途的移动储能设备。
然而，传统的超级电容器电极主要是由涂覆料浆材料制造的，这种材料含有活性材料，如过渡金属氧化物，以及导电材料，如碳纳米材料，通过聚合物粘合剂涂覆到金属集电体上。这些刚性集电器在机械和电气上的应变达不到1%的量级，而涂覆的活性/导电材料很容易破裂，最终会由于机械变形而从集电器上脱层，这使它们在皮肤或身体集成应用中面临挑战。皮肤或身体集成应用需要承受30%的应变，考虑到人类皮肤产生的应变范围。因此，开发出既能承受机械变形又不影响导电性的柔性可拉伸电极被认为是实现柔性储能设备的关键因素之一。
文章介绍
图2. 基于O - CNT/EGaIn的柔性可拉伸电极制备，用于储能设备
(a) Schematic of an integrated soft microsystem, comprising soft electronic devices and a soft energy storage element in the form of an all-soft supercapacitor, composed of soft electrodes and a soft separator filled with liquid electrolyte. (b) Fabrication process of O−CNT-integrated EGaIn electrodes: (i−iv) additive stamping process based on soft lithography for large-area EGaIn patterning and (v) O−CNT integration via layer-by-layer adsorption process and selective patterning using a shadow mask
文章链接:
All-Soft Supercapacitors Based on Liquid Metal Electrodes with Integrated Functionalized Carbon Nanotubes
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c00129
老师简介:
Oliver Brand Professor
Executive Director, Institute for Electronics and Nanotechnology Bioengineering, Microelectronics/ Microsystems; Georgia Institute of Technology. Research: MEMS/NEMS; Microsensors for Physical, Chemical and Biological Applications; Microsensor Fabrication based on IC Technologies; Microsystem Packaging.
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