导读：智能穿戴纺织品日益发展，但常规电池的便携性、耐用性、安全性都成问题。本文提出了一种将汗液作为电解液的基于纺织布的超级电容器，汗水被用作健康指数的监测参数以及能量存储设备的燃料，为可穿设备的电容器制造提供了一种新型实现方式。
近来，可穿戴系统和智能纺织品在老龄人健康管理，患者的生命体征监测，工作安全以及家庭能源管理等领域都有涉猎，提供了多种可能的应用方案。随着物联网、虚拟/增强现实和机器人技术的发展，智能穿戴纺织品在未来能将人类的连接性提高到一个新的水平。为此，这类设备应具有高密度的无缝集成且能自我供电。然而常规电池的便携性以及耐用性都成问题，且有有毒化学物质等问题。
于是，在此基础上提出了研究柔性储能设备来解决这一类问题，但同样使用时也有一定的安全隐患，一些研究基础表明汗液等生物电解质能用来开发柔性超级电容器，使用汗液中的正负离子吸收或者扩散到工作电极或者敏感电极的表面进行电化学反应。利用汗水电解质的无毒害性，与环境友好性能，在理论上能够很好的替换目前广泛使用的腐蚀性和易燃的水性或者有机电解质。
近日，格拉斯哥大学的Ravinder Dahiya等人使用聚酯纤维素布作为基材和隔膜，引入PEDOT:PSS既作为活性电极又可以用作汗液电解质的集电器，纤维素布即使在汗液非常少的情况下仍然能够激活电容器，相关文献近期以题目”A Wearable Supercapacitor Based on Conductive PEDOT:PSS Coated Cloth and a Sweat Electrolyte”发表在Advanced Materials上。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201907254
研究者发现PEDOT:PSS这类活性材料具有不小的吸引力，是因为它既提供了混合的离子导电性，又提供了电子导电性，与纤维布的粘合度更好，具有良好的生物相容性。通常它被沉积在碳纤维的顶部，并且会使用有毒的电解质。在本文中，研究者使用其作为单个电极的使用，既作为集电器又作为有源电极，并通过简单的低成本滴铸法制备超级电容器的电极。同时，为了增大其导电性，在PEDOT:PSS中，掺入了适量的二甲基亚砜。将一层普通的纤维素/聚酯布包裹在电极周围，以增强对汗液的吸收能力。PEDOT:PSS与纤维素/聚酯纤维布之间的稳定粘附力是由于带电的PEDOT:PSS与纤维素的羟基之间具有很强的静电和氢键相互作用。这些特性均使得柔性超级电容器的电化学性能有了明显改善。
图1.涂覆在纤维素布上的PEDOT:PSS的示意图和机理，它吸收汗水作为可穿戴式超级电容器的电解质
图2.纺织物超级电容器与电极的制造机理与特性，涂覆PEDOT:PSS前后对比布料照片
图3.制备的超级电容器在实际应用中的性能，随出汗而变化的能量储存能力的图像
图4.不同种PEDOT:PSS的性能对比以及化学阻抗传感器的示意图
总的来说，这项工作中，研究者提出了一种将汗液作为电解液的基于纺织布的超级电容器。由于聚合物的假电容性与汗液反应时在PEDOT:PSS上发生电化学双层结构形成。电容器均表现出了不错的性能，汗水被用作健康指数的监测参数以及能量存储设备的燃料。此工作提供了可穿设备的电容器的新型制造实现方式。（文：kirin）
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