工作介绍丨清华大学深研院杨诚老师——可裁剪电子元件
本帖最后由 箜小天 于 2017-5-21 23:36 编辑2016年8月，清华大学深研院杨诚老师课题组的研究人员展示了使用热熔胶封装构建的石墨烯基柔性超薄可剪裁超级电容器及其相关技术，该技术的实现为柔性可穿戴消费电子设备的实现提供了借鉴。相关的研究工作分别发表在《ACS Nano》及《Nano Energy》上。
柔性可穿戴设备在根本上改变人与机器的交互方式，可以提供更好的用户体验。做为消费电子市场未来发展趋势，近年来成为各大科技公司投资未来的技术争高点。但目前诸多问题亟待解决，其中如何方便得到可适应集成度强的轻量、柔性、耐受冲击的电器元件值得我们首要关注。 该小组研究人员通过热熔胶印刷技术，在镍尖锥集流体结构上构造了一种全新的结构设计。对于经典的三明治结构超级电容器而言，其首先利用一步电化学还原方法，可制备出电场调控的三维自组装多孔石墨烯网络结构，作为基底的镍尖锥不仅可以提高单位面积上石墨烯的载量，而且可有效提高石墨烯与镍尖锥间的结合力；接着采用孔板印刷技术在预先制备的镍尖锥集流体上构筑热熔胶“田”字格网络，其在代替隔膜发挥阻隔正负极作用的同时又能保证离子有较高的迁移速率。实验结果证明，该器件在受到强烈外力冲击作用时，由于热熔胶力学支撑骨架的构建而可有效的防止三明治结构超级电容器正负极的短路接触，与此同时也可有效限制电解质的泄漏。研究表明利用该技术所构筑之器件在任意剪裁的条件下，依然可保持器件功能的完整性，利用这一特性可制备出异型化的超级电容器，对于尺寸敏感的可穿戴电子设备空间的利用效率意义巨大。
该技术同样适用于平面式超薄超级电容器，实验证明采用热熔胶封装工艺所构成的网格可有效限制平面超级电容器电解质的运动，防止发生泄漏。此外，该实验采用了超薄PET薄膜作为基地及保护层，所封装得到的器件厚度仅有18μm，且具有优异的力学性能（可任意弯折、卷曲），柔性超薄的特点使其对于安装空间的敏感性降低、适应性变强。
该小组的研究人员称，这项技术在柔性可穿戴消费电子领域的表现还有待于进一步验证，技术的精细化改进也需要更多企业同行参与，共同推进。
以上内容来自杨老师课题组学生，新能源材料版主团队成员编辑
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