可穿戴电池竟能随意弯折?
智能手环、智能眼镜早已走进日常,而续航与柔韧度一直是可穿戴设备的一大难题。如今科学家研发出新型有机太阳能电池,刚柔兼备、可拉伸不变形,还能稳定发电,未来应用场景更是超乎想象。
有机太阳能电池柔韧性好、重量轻、可溶液加工(一种相对绿色的加工方法,可在不破坏材料性质的基础上进行制备),其将光能转化为电能的效率已超过20%,是理想的可穿戴设备供能选择。但电池材料中某些促进光电转化的化学键会抑制其柔韧性,所以,如何使电池具备更大的柔韧性,并保持原有光电转化效率,这是一个难题。
于是,科学家为太阳能电池换了“一身筋骨”——种新型硅烷材料与柔性聚合物混合制成的高性能复合材料。科学家再对其中的一些“小骨头”一分子侧链结构进行精细调控,如此得到的新型太阳能电池兼具优异的柔韧性和高达14.1%的平均光电转化效率。
用这种复合材料制备的电池无论如何拉伸都能保持稳定,在80%应变(物理量,描述材料受外力作用后发生形变的程度)的条件下,光电转化效率仍有初始的82%。用显微镜观察时也只能看到很小的裂纹,可谓本事了得!
这种柔性电池被安装在设备上贴合皮肤后,即使弯曲手指或活动手腕,也能保持紧密贴合和稳定的输出电压。
在未来,这款会“做体操”的新型有机太阳能电池或许将被融入智能衣物中,持续为健康监测芯片供电;在航天领域,可为航天服内的生命维持系统和探测仪器提供稳定电力;在医疗领域,能为纳米机器人供能,使其在人体内自由活动,完成疾病诊断与精准治疗任务,开启医疗新时代。
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