激光精密制造的橡胶类可拉伸储能装置

研究人员在开发一种能够拉伸、扭曲、折叠和起皱的小型储能装置方面取得了重大突破。他们的研究发表在《npj 柔性电子》杂志上。

可穿戴技术的出现迫切需要能够与软电子设备的灵活性和可拉伸性保持同步的能量存储解决方案。由于高功率密度、快速充电和长循环寿命，微型超级电容器(MSC)已成为可变形储能的有前途的候选者。

然而，由于金(Au)等脆性材料通常被用作电极，因此制造能够在反复拉伸和扭曲下保持储能性能的叉指电极图案仍然是一个巨大的挑战。同时，虽然共晶镓铟液态金属(EGaIn)具有高导电性和可变形性，但由于EGaIn的表面张力非常高，因此EGaIn的精细图案化极其困难。

研究小组利用激光成功地在可拉伸的聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯-共-丁烯)-嵌段-聚苯乙烯共聚物(SEBS)基板上制作了EGaIn和石墨烯(作为活性材料)层的精细图案。 。

在激光烧蚀EGaIn和石墨烯层的过程中，下面的可拉伸SEBS基板没有被损坏，这保持了MSC装置的灵活性。即使拉伸 1,000 次循环后，所得 MSC 的面积电容仍保持其原始值。此外，所制造的间充质干细胞在各种机械变形下也能稳定运行，包括拉伸、折叠、扭曲和起皱。

该研究团队包括浦项科技大学 (POSTECH) 化学工程系的 Jin Kon Kim 教授和 Keon-Woo Kim 博士，以及韩国工业研究院的 Chanwoo Yang 博士和 Seong Ju Park 研究员技术(KITECH)。

Jin Kon Kim 教授表示：“激光图案化液态金属电极的使用代表着在开发真正可变形能量存储解决方案方面向前迈出了重要一步。随着可穿戴技术的不断发展，此类创新将在确保我们的设备可以适应我们充满活力的生活方式的需求。”

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