爱游戏是合作意甲

科研网上
服务大厅
您现在的位置: 爱游戏是合作意甲  > 学术动态  > 正文

爱游戏是合作意甲:“绿色”碳纳米管墨水用于热电发电机研究获进展

发布者:点击量:发布时间:2022-10-11

  • <tbody id='xfPou'></tbody>

    作者:朱汉斌 来源:中国科学报 发布时间:2022/10/11 16:56:15
    选择字号:
    “绿色”碳纳米管墨水用于热电发电机研究获进展

     

    近日,暨南大学化学与材料学院教授刘明贤课题组在“绿色”碳纳米管墨水用于热电发电机方面取得研究进展。相关研究发表于Advanced Science。暨南大学化学与材料学院博士生何韵晴为该论文第一作者,刘明贤教授为唯一通讯作者。

    导电墨水在印刷工艺中能快速生产多功能先进设备,例如印刷传感器、发电机、储能设备,尤其是各种柔性可穿戴电子产品。导电墨水的选择是电子产品特性的关键部分。其中,具有优异的电学和力学性能的碳纳米管(CNT)是柔性可穿戴设备的理想材料。然而,CNT在溶剂中的不良分散性极大地限制了CNT在可穿戴传感器制造中的应用。因此,开发新型的“绿色”CNT分散剂对于CNT基墨水在可穿戴电子设备领域的应用具有重要的意义。

    该研究将从虾壳中提取的甲壳素纳米晶(ChNCs)作为多壁碳纳米管(MWCNT)的分散剂,通过超声辅助获得均匀稳定的ChNCs/MWCNT(CCNT)墨水。ChNCs与MWCNT之间发生库仑引力、π-π共轭和疏水-疏水相互作用从而使CCNT墨水被放置3个月后不发生沉降。ChNCs的分散效率约为91.1%,高于常见的其他类型的分散剂。

    获得的CCNT导电墨水具有良好的导电性和印刷性,采用丝网印刷技术可将CCNT墨水涂布在普通纸上。用铜线将4张5×15 mm的CCNT涂布纸串联组装成一个热电发电机(TEG)。在室温下该TEG的塞贝克系数为42.9 μV K-1,表明具有良好的热电性能,可将其贴在手腕上,收集人体热量从而实现自供电。这意味着该TEG可在活动场合下连续监测人体的运动情况。另一方面,可将TEG安装在口罩中,通过监测志愿者呼吸频率来实现健康监测。

    CCNT涂布纸基热电纸不仅具有良好的温度响应性能,而且由于其具有良好的柔性,还具有作为应变传感器的潜力。将涂布纸作为应变传感器,向无涂层一端弯曲时,涂层会受到拉应力,微裂纹扩散和传播,导致导电网络破坏,阻力增大。弯曲应变与相对电阻呈高线性关系(R2 = 0.998)。涂布纸在不同的弯曲速率下展示出良好的稳定性和可恢复性,具有典型的与弯曲速率无关的传感行为。

    在循环扭转180°的过程中,也能获得可重复且稳定的响应信号。涂布纸在1000次30%的弯曲循环测试中保持良好的相对电阻稳定性。每个弯曲循环中几乎展示出相同的弯曲传感信号和优异的再现性,表明涂布纸具有良好的机械灵活性和耐久性,这对于实际应用中的可穿戴传感器至关重要。在稳定状态下,由于环境与皮肤之间的温差,热电纸产生了稳定的输出电压。当志愿者的关节做反复弯曲运动时,展示出了规律变化的输出电压和电流。

    该研究采用天然来源的ChNCs作为分散剂和粘合剂,通过超声辅助成功地制备了均匀、稳定的MWCNT基墨水。该墨水具有良好的印刷性和对各种基材(纸、玻璃和PET)的适应性。通过简单的丝网印刷技术,将CCNT墨水涂布在纤维素纸的表面,制备了具有良好热电性能的涂布纸。该热电纸具有精确的温度检测和识别能力,可将热电压信号转换为音符,可以直接安装在志愿者的手臂上或口罩中,以监测人体的运动情况或呼吸变化。

    此外,由于纸基具有良好的柔韧性,组装的自供电应变传感器可以灵敏地监测人体关节运动。总之,ChNCs分散的MWCNT基导电墨水在自供电多功能可穿戴电子产品中具有广阔的应用前景。

    上述研究得到了国家自然科学基金面上项目、广东省自然科学基金项目、广东省科技计划项目、广州市科技计划项目和中央高校基本科研业务费专项的资助。

    相关论文信息:https://doi.org/10.1002/advs.202204675

     
    版权声明:凡本网注明“来源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。

  • <tfoot id='VFtrm'></tfoot>

          <legend id='k48sCf'><style id='BbwHet3d'><dir id='IDwfXreZ'><q id='37uo'></q></dir></style></legend>
          <i id='LDOInTg'><tr id='zAthC'><dt id='nC02t1t'><q id='MCYF'><span id='zHzW9P'><b id='hvZKJ'><form id='0fmkK'><ins id='tgQiLSa'></ins><ul id='wyC9'></ul><sub id='3jwvR'></sub></form><legend id='Gq39'></legend><bdo id='CE5LAZ'><pre id='WdN5'><center id='AmtFW'></center></pre></bdo></b><th id='NviyP'></th></span></q></dt></tr></i><div id='HTX6VG'><tfoot id='9m1RR'></tfoot><dl id='lmpzG'><fieldset id='cjvUG'></fieldset></dl></div>

              <bdo id='XaGmz'></bdo><ul id='9G6r7R'></ul>

                  1. <li id='CSJG'><abbr id='qoKrKq'></abbr></li>