剑桥大学研究人员开发出了可直接嵌入织物的可穿戴电子元件。该设备可用于柔性电路、医疗监控、能量转换和其他应用。剑桥大学研究人员与中国江南大学的同事合作，展示了石墨烯(一种二维形式的碳)和其他相关材料如何能直接融入织物中，生产电容器等电荷存储元件，从而为基于纺织品的可清洗、灵活、佩戴舒适的电源铺平了道路。这项发表在《纳米尺度》上的研究表明，石墨烯墨水可以用于纺织品中储存电荷，并在需要时释放电荷。
新型纺织电子设备以低成本、可持续、可伸缩的涤纶织物染色为基础。油墨采用标准溶液处理技术生产。在该团队之前研究基础上，研究人员设计了一种油墨，这种油墨可以通过简单的染色过程直接涂在聚酯织物上。该工艺的通用性允许各种类型的电子元件被纳入织物。大多数其他可穿戴电子产品依赖于安装在塑料或纺织品上的刚性电子元件。在许多情况下，它们与皮肤的兼容性有限，在清洗时受损，戴起来不舒服，因为它们不能呼吸。
剑桥石墨烯中心Felice Torrisi博士是该论文的通讯作者说：其他将电子元件直接融入纺织品的技术生产成本高昂，而且通常需要有毒溶剂，这使得它们不适合穿，“我们的油墨便宜、安全、环保，只要把二维材料制成的不同布料叠加在布料上，就可以组合成电子电路。研究人员将单个石墨烯薄片悬浮在低沸点溶剂中，这种溶剂在沉积到织物上后很容易去除，从而形成由多个石墨烯薄片组成薄而均匀的导电网络。
随后几层石墨烯和六方氮化硼(h-BN)织物的叠加创造了一个活跃区域，使电荷存储成为可能。这种织物上的“电池”是可弯曲的，可以承受普通洗衣机的洗涤周期。研究报告的合著者、中国江南大学王朝霞教授说：用简单的颜料染纺织品已经有几百年的历史了，但我们的研究结果首次证明，基于石墨烯和相关材料油墨可以用来生产储存和释放能量的纺织品，流程是可扩展的，在复杂性和性能方面，可穿戴电子设备的技术发展没有根本障碍。
剑桥大学研究人员的工作为基于二维材料的墨水打开了许多商业机会，从个人健康和福祉技术，到可穿戴能源和数据存储、军用服装、可穿戴计算和时尚。将纺织品转变为功能性储能元件，可以开启一套全新的应用，从身体能量收集和存储，到物联网。未来，我们的衣服可以将这些基于纺织品的充电储能元件和可穿戴纺织设备结合起来。
博科园｜研究/来自：剑桥大学
参考期刊《Nanoscale》
DOI: 10.1039/C9NR00463G
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