30 Ocak 2023 (Nanowerk Haberleri) Drexel Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, giyilebilir tekstil teknolojisini gerçeğe dönüştürmeye bir adım daha yaklaştı. Yakın zamanda Royal Society of Chemistry's'de yayınlandı Journal of Material's Chemistry A ("Gerçek dünyada kullanım için MXene tekstil süper kapasitörlerle giyilebilir enerji depolama"), Drexel's College of Engineering'den malzeme bilimcileri, Accenture Labs'daki bir ekiple ortaklaşa, esnek bir giyilebilir süper kapasitör yamasının yeni bir tasarımını bildirdiler. kullanır MXen2011 yılında Drexel Üniversitesi'nde keşfedilen bir malzeme, dakikalar içinde şarj edebilen ve bir Arduino mikrodenetleyici sıcaklık sensörüne ve yaklaşık iki saat boyunca verilerin radyo iletişimine güç sağlayabilen tekstil tabanlı bir süper kapasitör oluşturmak için. Çalışmanın ortak yazarlarından Drexel's College of Engineering'de Bach profesörü ve Distinguished University PhD, Yury Gogotsi, "Bu, giyilebilir teknoloji için önemli bir gelişme" dedi. "Teknolojiyi kumaşa tam olarak entegre etmek için güç kaynağını da sorunsuz bir şekilde entegre edebilmeliyiz - buluşumuz, tekstil enerji depolama cihazları için ileriye giden yolu gösteriyor."
Drexel Üniversitesi araştırmacıları tarafından oluşturulan esnek bir tekstil süper kapasitör yaması, bir mikrodenetleyiciye güç sağlayabilir ve yeniden şarj edilmeden yaklaşık iki saat boyunca sıcaklık verilerini kablosuz olarak iletebilir. (Resim: Drexel Üniversitesi) Gogotsi'nin lisans ve doktora sonrası öğrencileriyle birlikte yazar; Fonksiyonel Kumaşlar Merkezi profesörü ve direktörü Genevieve Dion ve Kaliforniya'daki Accenture Labs'tan araştırmacılar, çalışma, tekstili optimize etmeye zorlamayan MXene işlevli tekstillerin dayanıklılığına, elektrik iletkenliğine ve enerji depolama kapasitesine bakan önceki araştırmalara dayanıyor. LED ışıklar gibi pasif cihazların ötesinde elektroniklere güç sağlamak için. En son çalışma, yalnızca bir tekstil olmanın zorluklarına dayanmakla kalmayıp, aynı zamanda çevresel verileri saatlerce toplayan ve ileten programlanabilir elektronikleri çalıştırmak için yeterli gücü depolayıp sağlayabildiğini gösteriyor - bu, onu sağlık hizmetleri teknolojisinde kullanım için konumlandırabilecek bir ilerleme.
"Tekstil ürünlerine entegre edilebilecek pek çok malzeme varken, doğal iletkenliği ve kararlı bir koloidal çözelti olarak suda dağılma özelliği nedeniyle MXene diğer malzemelere göre belirgin bir avantaja sahip. Bu, MXene'nin kumaşa yapışmasını sağlamak için kimyasal katkı maddeleri ve ek üretim adımları kullanmadan tekstillerin kolayca MXene ile kaplanabileceği anlamına geliyor" dedi. "Sonuç olarak, süper kapasitörümüz yüksek bir enerji yoğunluğu gösterdi ve tekstil tabanlı enerji depolamayı gerçek hayattaki uygulamalara uygulamak için gerekli olan programlanabilir elektroniklere güç sağlamak gibi fonksiyonel uygulamaları mümkün kıldı." Drexel araştırmacıları, iletken iki boyutlu bir nanomalzeme olan MXene'i, olağanüstü iletkenlik, dayanıklılık, elektromanyetik radyasyona karşı geçirimsizlik ve enerji depolama özelliklerine sahip çok çeşitli malzemeleri aşılayabilen bir kaplama olarak uyarlama olasılığını araştırıyorlar.
Son zamanlarda ekip, sıcaklık, hareket ve basıncı algılayan ve bunlara yanıt veren tekstiller oluşturmak için iletken MXene ipliği kullanmanın yollarını aradı. Ancak bu kumaş cihazları "giyilebilir" olarak tam olarak entegre etmek için araştırmacıların ayrıca bir güç kaynağını karışıma eklemenin bir yolunu bulması gerekiyordu.
Araştırma ekibi, "Mevcut mevcut malzeme ve teknolojilerin yetersiz performans ölçütleri nedeniyle, esnek, gerilebilir ve gerçekten tekstil sınıfı enerji depolama platformları, şimdiye kadar çoğu e-tekstil sisteminde eksik kaldı" diye yazdı. "Önceki araştırmalar, endüstriyel örmeye dayanacak kadar yeterli mekanik dayanım bildirmişti. Ancak, gösterilen uygulama yalnızca basit cihazları içeriyordu.” Ekip, toplam üretim maliyetini azaltmak ve esnekliği ve giyilebilirliği korumak için minimum miktarda aktif malzeme kullanarak ve en az yer kaplayarak enerji depolama kapasitesini en üst düzeye çıkarmak hedefiyle MXene tekstil süper kapasitör yamasını tasarlamaya koyuldu. giysi
Ekip, süper kapasitörü oluşturmak için küçük dokuma pamuklu kumaş parçalarını bir MXene çözeltisine daldırdı ve ardından bir lityum klorür elektrolit jeli üzerine yerleştirdi. Her bir süper kapasitör hücresi, yine pamuklu tekstilden yapılmış bir elektrolit ayırıcıya sahip iki MXene kaplı tekstil katmanından oluşur.
Drexel Üniversitesi araştırmacıları tarafından oluşturulan esnek bir tekstil süper kapasitör yaması, bir mikrodenetleyiciye güç sağlayabilir ve yeniden şarj edilmeden yaklaşık iki saat boyunca sıcaklık verilerini kablosuz olarak iletebilir. (Resim: Drexel Üniversitesi) Gogotsi'nin lisans ve doktora sonrası öğrencileriyle birlikte yazar; Fonksiyonel Kumaşlar Merkezi profesörü ve direktörü Genevieve Dion ve Kaliforniya'daki Accenture Labs'tan araştırmacılar, çalışma, tekstili optimize etmeye zorlamayan MXene işlevli tekstillerin dayanıklılığına, elektrik iletkenliğine ve enerji depolama kapasitesine bakan önceki araştırmalara dayanıyor. LED ışıklar gibi pasif cihazların ötesinde elektroniklere güç sağlamak için. En son çalışma, yalnızca bir tekstil olmanın zorluklarına dayanmakla kalmayıp, aynı zamanda çevresel verileri saatlerce toplayan ve ileten programlanabilir elektronikleri çalıştırmak için yeterli gücü depolayıp sağlayabildiğini gösteriyor - bu, onu sağlık hizmetleri teknolojisinde kullanım için konumlandırabilecek bir ilerleme.
"Tekstil ürünlerine entegre edilebilecek pek çok malzeme varken, doğal iletkenliği ve kararlı bir koloidal çözelti olarak suda dağılma özelliği nedeniyle MXene diğer malzemelere göre belirgin bir avantaja sahip. Bu, MXene'nin kumaşa yapışmasını sağlamak için kimyasal katkı maddeleri ve ek üretim adımları kullanmadan tekstillerin kolayca MXene ile kaplanabileceği anlamına geliyor" dedi. "Sonuç olarak, süper kapasitörümüz yüksek bir enerji yoğunluğu gösterdi ve tekstil tabanlı enerji depolamayı gerçek hayattaki uygulamalara uygulamak için gerekli olan programlanabilir elektroniklere güç sağlamak gibi fonksiyonel uygulamaları mümkün kıldı." Drexel araştırmacıları, iletken iki boyutlu bir nanomalzeme olan MXene'i, olağanüstü iletkenlik, dayanıklılık, elektromanyetik radyasyona karşı geçirimsizlik ve enerji depolama özelliklerine sahip çok çeşitli malzemeleri aşılayabilen bir kaplama olarak uyarlama olasılığını araştırıyorlar.
Son zamanlarda ekip, sıcaklık, hareket ve basıncı algılayan ve bunlara yanıt veren tekstiller oluşturmak için iletken MXene ipliği kullanmanın yollarını aradı. Ancak bu kumaş cihazları "giyilebilir" olarak tam olarak entegre etmek için araştırmacıların ayrıca bir güç kaynağını karışıma eklemenin bir yolunu bulması gerekiyordu.
Araştırma ekibi, "Mevcut mevcut malzeme ve teknolojilerin yetersiz performans ölçütleri nedeniyle, esnek, gerilebilir ve gerçekten tekstil sınıfı enerji depolama platformları, şimdiye kadar çoğu e-tekstil sisteminde eksik kaldı" diye yazdı. "Önceki araştırmalar, endüstriyel örmeye dayanacak kadar yeterli mekanik dayanım bildirmişti. Ancak, gösterilen uygulama yalnızca basit cihazları içeriyordu.” Ekip, toplam üretim maliyetini azaltmak ve esnekliği ve giyilebilirliği korumak için minimum miktarda aktif malzeme kullanarak ve en az yer kaplayarak enerji depolama kapasitesini en üst düzeye çıkarmak hedefiyle MXene tekstil süper kapasitör yamasını tasarlamaya koyuldu. giysi
Ekip, süper kapasitörü oluşturmak için küçük dokuma pamuklu kumaş parçalarını bir MXene çözeltisine daldırdı ve ardından bir lityum klorür elektrolit jeli üzerine yerleştirdi. Her bir süper kapasitör hücresi, yine pamuklu tekstilden yapılmış bir elektrolit ayırıcıya sahip iki MXene kaplı tekstil katmanından oluşur.
[Gömülü içerik]
Mühendislik Fakültesi'nde doktora araştırmacısı olan Alex Inman, "Programlanabilir cihazlara güç sağlamak için gerekli elektrik yükünü üretmek için 25 santimetrekarelik bir alana sahip daldırma kaplamalı, beş hücreli bir yığının optimize edilmiş konfigürasyonuna geldik" dedi. makalenin ortak yazarı. "Ayrıca performansta bozulmayı önlemek için hücreleri vakumla kapattık. Bu paketleme yaklaşımı ticari ürünlere uygulanabilir.” En iyi performans gösteren tekstil süper kapasitör, sıcaklığı 3.3 dakika boyunca her 30 saniyede bir kablosuz olarak iletebilen bir Arduino Pro Mini 96V mikrodenetleyiciye güç verdi. Ve bu performans düzeyini 20 günden fazla bir süre boyunca tutarlı bir şekilde sürdürdü. Gogotsi, "Pratik bir çevresel elektronik sistemine güç sağlayan bir MXene tekstil süper kapasitörünün ilk raporu, bu iki boyutlu malzeme ailesinin, esnek bir tekstil formunda hareket izleyicileri ve biyomedikal monitörler gibi çok çeşitli cihazları destekleme potansiyelini gösteriyor" dedi. Araştırma ekibi, bunun bir tekstil enerji cihazı için kaydedilen en yüksek toplam güç çıkışlarından biri olduğunu, ancak yine de gelişebileceğini belirtiyor. Teknolojiyi geliştirmeye devam ederken, voltajı artırmak için farklı elektrolitleri ve tekstil elektrot konfigürasyonlarını test etmenin yanı sıra çeşitli giyilebilir formlarda tasarlayacaklar. Araştırmacılar, "Mevcut e-tekstil cihazlarının gücü hala büyük ölçüde Lityum-polimer ve madeni para hücreli Lityum piller gibi geleneksel form faktörlerine dayanıyor" diye yazdı. “Bu nedenle çoğu e-tekstil sistemi, esnek enerji depolama içeren esnek bir e-tekstil mimarisi kullanmaz. Bu çalışmada geliştirilen MXene süper kapasitör, esnek elektroniklere güç sağlayabilen tekstil tabanlı bir enerji depolama çözümü sağlayarak boşluğu dolduruyor."- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62271.php
