設計調整有助於防止儲存能量的紗線智慧紡織品出現短路

設計調整有助於防止儲存能量的紗線智慧紡織品出現短路

【導讀】：

在一項新的研究中，北卡羅來納州立大學的研究人員發現了一種方法來防止設計用於儲存電能的紗線出現電氣故障。最終，這些發現可能有助於推動“智慧紡織品”的發展，這種紡織品可以從穿戴者的動作、功率感測器和可穿戴電子裝置中獲取能量。

研究人員在 npj Flexible Electronics 中報告說，他們能夠透過用絕緣線包裹紗線來防止充當超級電容器的紗線（這是一種儲存能量的電氣裝置）發生短路。他們還測試了紗線的強度和耐用性，以確保它們在經過針織和編織過程後仍然可以工作。

超級電容器紗線整合在織物中，用於為 LED 供電。

“超級電容器的功能類似於電池，但在這種情況下，我們正在研究一種形狀像紡織紗線的柔性電池，您可以將其編織或編織到您的 T 恤或毛衣中，”紡織工程副教授 Wei Gao 說，化學和科學以及北卡羅來納州立大學的大學教師學者。“在這項研究中，我們將這種紗線編織成一塊織物，這樣它就可以儲存電能，最終我們希望用它來為你需要的任何電子裝置供電，無論是感測器、燈還是電池電話。”

雖然對這些所謂的“紗線狀超級電容器”的研究很有希望，但研究人員表示，開發人員在他們的設計中面臨著一個一致的問題：隨著長度的增加，紗線狀超級電容器更容易短路。短路是指電流流過非預期路徑。這是一個安全問題，因為短路會導致熱能爆發甚至火災。

“每個人都在努力製造可以融入布料或織物的智慧電子產品，”高說。“我們發現，如果你嘗試製作長度超過 8 英寸的超級電容器紗線，這個裝置很容易短路。這非常危險，而且這是穿著智慧西裝時沒人願意遇到的事情。”

為了解決這個問題，研究人員測試了當他們用絕緣線包裹超級電容器紗線電極時會發生什麼。這個想法是執行緒將充當物理屏障，防止相對電極相互接觸並防止短路。他們透過將電極連線到電源並記錄裝置的電流響應來測試裝置的效能。他們還測試了紗線的充電能力。他們發現，紗線在充放電 10，000 次後仍保持 90% 的初始能量。

研究人員還測試了他們是否可以透過將紗線形超級電容器編織成織物來承受彎曲和拉伸。

研究人員表示，他們使用紡織製造中的傳統工藝製造了這種紗線狀的超級電容器。“所有這些過程都可以很容易地擴大規模”。

在未來的工作中，研究人員希望將他們的設計融入服裝中，並嘗試將其與其他發電裝置整合。