导读
最近，英国曼彻斯特大学的一项最新研究开发出一种固态的柔性超级电容设备。通过丝网印刷技术，采用导电的石墨烯氧化物油墨，可以直接将它打印在纺织品例如棉织物上。
关键字
柔性、可穿戴技术、超级电容、石墨烯
背景
如今，可穿戴技术正迅猛发展，各种可穿戴智能产品例如智能织物、智能皮肤、智能手环、智能手表、智能贴片、智能手套等等层出不穷，而且呈现出低成本、高舒适度、自供电、柔性化等等新趋势。
然而，正如笔者之前多次介绍的，目前可穿戴技术发展的主要障碍因素仍然是电池。电池的续航能力有限，会影响到设备的正常使用；笨重和坚硬的外观，也会影响到用户体验；反复充电，更是为用户增加不便；最后，安全性也是不容忽视的问题之一。
为了突破这一关键障碍，笔者曾经介绍过多个取代电池的自供电方案，例如利用太阳能、人体运动、环境热量等等为可穿戴设备供电，但这些技术大多离成熟的大规模商用有一段距离。
另外，笔者也曾介绍过“超级电容”这一新型能量存储设备，它为突破这一障碍又提供了一条新途径。超级电容的作用与电池相似，但它可以进行快速充电，几秒钟之内就可以为设备完全充电。
创新
最近，英国曼彻斯特大学的一项最新研究开发出一种固态的柔性超级电容设备。通过丝网印刷技术，采用导电的石墨烯氧化物油墨，可以直接将它打印在纺织品例如棉织物上。
（图片来源于：曼彻斯特大学）这项最新研究巧妙地将石墨烯技术应用于印刷电子设备，有效地促进了可穿戴技术的发展。正如在《二维材料》杂志所报道的，这种印刷的电极具有卓越的机械稳定性，因为油墨和纺织品衬底之间具有强大的交互作用。
技术
基于为可穿戴设备供电的特殊需求，这种能量存储系统必须具有合理的机械柔韧性、很高的能量和功率密度、良好的运行安全性、较长的循环寿命和较低的成本。
以上这些都对于制造材料提出了很高的要求，然而使用石墨烯材料制成的柔性固态超级电容，可以很好满足以上要求。石墨烯是一种性能卓越的二维材料，笔者之前也多次介绍，它是由碳原子构成蜂窝状结构，且只有一层原子的厚度。
（图片来源于：曼彻斯特大学）它的导电、导热、机械性能等都非常卓越，有着“新材料之王”的美誉。作为可穿戴设备来说，对于柔韧性会相对较高。而石墨烯恰好在这方面展示出了非常优秀的性能，经拉伸后，它的长度可以变为原始长度的%。
（图片来源于：曼彻斯特大学）这种良好的柔韧性将为可穿戴设备带来各种应用，例如可以弯曲后佩戴在手腕上的智能手机、可以像报纸一样卷起来的计算机、随时响应环境变化的智能衣服等等。
（图片来源于：曼彻斯特大学）（图片来源于：曼彻斯特大学）（图片来源于：曼彻斯特大学）氧化石墨烯是石墨烯的一种形式。通过一个类似油墨的解决方案，便可以低成本地生产它。这种解决方案可以应用于纺织品，创造出超级电容，变成面料本身的一部分。
价值
进一步开发石墨烯氧化物印刷的超级电容，有利于深入挖掘可穿戴技术的巨大潜力。随着进一步的研究和开发，一些应用例如可以监测运动表现的高性能运动服、嵌入式健康监测装置、轻量级的军事装备、新型移动通信装、甚至可穿戴的计算机，都将得以实现。
接下来，我们再来看看这项创新的研究人员都是如何评论的。英国国家石墨烯中心的知识交流人员、论文的合著者NazmulKarim博士表示：
“使用简单可扩展的打印技术，开发基于石墨烯的柔性织物超级电容，代表着朝着实现多功能的下一代可穿戴电子织物迈出了重要的一步。”
“它为制造环境友好和低成本的智能电子织物提供了新的可能性，这种电子织物能够存储能量，同时监测人类的活动和生理状况。”
论文的另外一个合著者AmorAbdelkader表示：
“织物是最具柔性的衬底，这是我们首次印刷了一种稳定的设备，它可以存储能量，并且像棉布一样具有柔性。”
“这种设备可是可洗涤的，这一点使它具有用于未来智能衣服的实用可能性。我们相信这项研究将为使用二维材料油墨，制造位于织物上的其他类型的设备，打开了一扇门。”
参考资料