利用高性能碳納米管紗線為可穿戴設(shè)備供電

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為無線傳感器和設(shè)備供電的可持續(xù)解決方案被認(rèn)為很重要。例如，熱電發(fā)電機(jī)能夠?qū)U熱轉(zhuǎn)化為電能，可以提供可持續(xù)的解決方案。世界各地的研究人員一直在研究此類解決方案。

由日本奈良先進(jìn)科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)(NAIST)的中村正和(Masakazu Nakamura)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組也一直在研究柔性可穿戴熱電發(fā)電機(jī)，通過將一種名為碳納米管(CNT)的納米材料縫入織物中，利用體熱產(chǎn)生電能。

有效的熱電(TE)材料的特點(diǎn)是高導(dǎo)電性，可產(chǎn)生高電流和大塞貝克系數(shù)，通過溫差產(chǎn)生電壓。碳納米管滿足大部分要求。它們的靈活性和高機(jī)械強(qiáng)度也使其在各種 TE 應(yīng)用中具有廣闊的前景。然而，碳納米管的高導(dǎo)熱性限制了其熱電性能。

為了降低其熱導(dǎo)率，碳納米管被分散在溶液中，在溶液中它們可以與其他材料結(jié)合。然后使用濕紡工藝將這種分散體紡成碳納米管紗線。然而，傳統(tǒng)的分散方法常常使納米厚的碳納米管絲纏結(jié)在一起，從而降低了它們的導(dǎo)電性和熱電性能。

然而，現(xiàn)在，在發(fā)表于ACS Applied Nano Materials的一項(xiàng)研究中，Nakamura 與博士生 Anh N. Nguyen 以及來自 NAIST 的其他成員介紹了一種分散 CNT 的新方法。通過利用甘油作為分散劑，聚氧乙烯 (50) 硬脂醚作為表面活性劑(一種用于改善液體擴(kuò)散和潤濕性的物質(zhì))，研究人員獲得了具有對齊 CNT 束的 CNT 紗線。

“我們引入了一種低成本、快速且環(huán)保的方法來開發(fā)柔性和織物型可穿戴熱電設(shè)備，”中村說。

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