(Phys.org) — En mobiltelefondisplay för din jackärm, EKG-sonder för dina träningskläder – bärbar elektronik efterfrågas. För att textilier med inbyggd elektronik ska fungera under längre tidsperioder, alla komponenter måste vara flexibla och töjbara. I journalen Angewandte Chemie , Kinesiska forskare har nu introducerat en ny typ av superkondensator som uppfyller detta krav. Dess komponenter är fiberformade och baserade på kolnanorör.
För elektroniska enheter som ska ingå i textilier eller plastfilmer, deras komponenter måste vara töjbara. Detta gäller för lysdioder, solceller, transistorer, kretsar, och batterier – såväl som för superkondensatorer som ofta används för statiskt slumpmässigt minne (SRAM). SRAM används ofta som cache i processorer eller för lokal lagring på chips, såväl som i enheter som måste behålla sina data under flera år utan strömkälla.
Tidigare sträckbara elektroniska komponenter har i allmänhet producerats i ett konventionellt plant format, vilket har varit ett hinder för deras vidareutveckling för användning i små, lättvikt, bärbar elektronik. Inledande försök att producera superkondensatorer i form av trådar eller fibrer gav flexibla – men inte töjbara – komponenter. Dock, töjbarhet är en nödvändig egenskap för ett antal tillämpningar. Till exempel, elektroniska textilier skulle lätt gå sönder om de inte var töjbara.
Ett team under ledning av Huisheng Peng vid Fudan University har nu utvecklat en ny familj av mycket töjbara, fiberformad, högpresterande superkondensatorer. Enheterna är tillverkade genom en lindningsprocess med en elastisk fiber i kärnan. Fibern är belagd med en elektrolytgel och ett tunt lager av kolnanorör lindas runt den som ett pappersark. Detta följs av ett andra lager av elektrolytgel, ytterligare ett lager av kolnanorörsomslag, och ett sista lager av elektrolytgel.
De ömtåliga "skivorna" av kolnanorör produceras genom kemisk ångavsättning och en spinnprocess. I arken som denna metod ger, de små rören är inriktade parallellt. Dessa typer av lager uppvisar en anmärkningsvärd kombination av egenskaper:De är mycket flexibla, rivtålig, ledande, och termiskt och mekaniskt stabil. I sårfibrerna, de två lagren av kolnanorör fungerar som elektroder. Elektrolytgelen separerar elektroderna från varandra samtidigt som de stabiliserar nanorören under sträckning så att deras inriktning bibehålls. Detta resulterar i superkondensatorfibrer med hög kapacitet som bibehålls efter många sträckcykler.
