Aftonklänningar med sammanvävda lysdioder kan se extravaganta ut, men ljuskällorna behöver en konstant strömförsörjning från enheter som är lika bra att bära, hållbar, och lätt. Kinesiska forskare har tillverkat fibrösa elektroder för bärbara enheter som är flexibla och utmärker sig genom sin höga energitäthet. Nyckeln för beredningen av elektrodmaterialet var en mikrofluidisk teknologi, som visas i journalen Angewandte Chemie .

Klänningar som avger glittrande ljus från hundratals små lysdioder kan skapa iögonfallande effekter i balsalar eller på modevisningar. Men bärbar elektronik kan också betyda sensorer integrerade i funktionella textilier för att övervaka, till exempel, vattenavdunstning eller temperaturförändringar. Energilagringssystem som driver sådana bärbara enheter måste kombinera deformerbarhet med hög kapacitet och hållbarhet. Dock, deformerbara elektroder misslyckas ofta under långvarig drift, och deras kapacitet släpar efter den hos andra toppmoderna energilagringsenheter.

Elektrodmaterial gynnas vanligtvis av en fin balans av porositet, ledningsförmåga, och elektrokemisk aktivitet. Materialforskare Su Chen, Guan Wu, och deras team från Nanjing Tech University, Kina, har tittat djupare på materialkraven för flexibla elektroder och utvecklat ett poröst hybridmaterial syntetiserat från två kolnanomaterial och ett metallorganiskt ramverk. Nanokolen gav den stora ytan och utmärkt elektrisk ledningsförmåga, och det metallorganiska ramverket gav den porösa strukturen och den elektrokemiska aktiviteten.

För att göra elektrodmaterialen flexibla för bärbara applikationer, de mikro-mesoporösa kolramverken spinnades till fibrer med ett termoplastiskt harts med hjälp av en innovativ blåsspinningsmaskin. De resulterande fibrerna pressades till tyger och sattes ihop till superkondensatorer, även om det visade sig att ytterligare en omgång beläggning med mikromesoporösa kolstrukturer förbättrade elektrodprestanda ytterligare.

Superkondensatorerna gjorda av dessa elektroder var inte bara deformerbara, men de kan också ha högre energitätheter och större specifika kapacitanser än jämförbara enheter. De var stabila och uthärdade mer än 10, 000 laddnings-urladdningscykler. Forskarna testade dem också i praktiska tillämpningar som smart färgväxling av lysdioder i klänningar och solcellsstyrd strömförsörjning av elektroniska enheter integrerade i funktionskläder.

Författarna påpekade att den mikrofluidiska droppbaserade syntesen var nyckeln till att förbättra prestanda hos elektrodmaterialen för bärbar elektronik. Det handlade om att justera den perfekta porösa nanostrukturen, de bråkade.