Xiaodong Li (förgrunden) visar flexibiliteten i en färgruta av aktivt koltextil.
(Phys.org) - Under åren har telefonen har blivit mobil, från huset till bilen till fickan. University of South Carolina's Xiaodong Li föreställer sig ytterligare integrering av mobiltelefonen - och nästan alla elektroniska prylar, för den delen - in i våra liv.
Han ser en framtid där elektronik är en del av vår garderob.
"Vi bär tyg varje dag, "sa Li, professor i maskinteknik vid USC. "En dag kan våra bomullst-skjortor ha fler funktioner, till exempel en flexibel energilagringsenhet som kan ladda din mobiltelefon eller din iPad. "
Li hjälper till att göra visionen till verklighet. Han och postdoktor Lihong Bao har just rapporterat i tidningen Avancerade material hur man förvandlar materialet i en bomulls-T-shirt till en strömkälla.
Börjar med en T-shirt från en lokal lågprisbutik, Li -teamet blötläggde det i en lösning av fluor, torkade den och bakade den vid hög temperatur. De utesluter syre i ugnen för att förhindra att materialet förkolnar eller helt enkelt brinner.
Ytorna på de resulterande fibrerna i tyget visades genom infraröd spektroskopi ha omvandlats från cellulosa till aktivt kol. Ändå behöll materialet flexibilitet; den kan vikas utan att gå sönder.
"Vi kommer snart att se upprullningsbara mobiltelefoner och bärbara datorer på marknaden, "Sade Li." Men en flexibel energilagringsenhet behövs för att göra detta möjligt. "
T-shirten som en gång var bomull visade sig vara ett förråd för el. Genom att använda små färger av tyget som en elektrod, forskarna visade att det flexibla materialet, som Li's team uttrycker aktivt koltextil, fungerar som en kondensator. Kondensatorer är komponenter i nästan alla elektroniska enheter på marknaden, och de har förmågan att lagra elektrisk laddning.
Dessutom, Li rapporterar att aktivt koltextil fungerar som dubbelskiktskondensatorer, som också kallas superkondensatorer eftersom de kan ha särskilt höga energilagringstätheter.
Men Li och Bao tog materialet ännu längre än så. De belagde sedan de enskilda fibrerna i textilen med aktivt kol med "nanoflowers" av manganoxid. Bara en nanometer tjock, detta lager av manganoxid förbättrade vävnadens elektrodprestanda kraftigt. "Detta skapade en stabil, högpresterande superkondensator, "sa Li.
Detta hybridväv, där textilfibrerna med aktivt kol är belagda med nanostrukturerad manganoxid, förbättrade energilagringsförmågan utöver enbart aktivt koltextil. Hybrid-superkondensatorerna var motståndskraftiga:även efter tusentals laddningsurladdningscykler, prestanda minskade inte mer än 5 procent.
"Genom att stapla upp dessa superkondensatorer, vi borde kunna ladda bärbara elektroniska enheter som mobiltelefoner, "Sa Li.
Li är särskilt glad över att ha förbättrat de sätt på vilka aktivt kolfibrer vanligtvis erhålls. "Tidigare metoder använde olja eller miljövänliga kemikalier som utgångsmaterial, "sa han." Dessa processer är komplicerade och ger skadliga biprodukter. Vår metod är mycket billig, grön process. "