可穿戴電池竟能隨意彎折?
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智能手環、智能眼鏡早已走進日常,而續航與柔韌度一直是可穿戴設備的一大難題。如今科學家研發出新型有機太陽能電池,剛柔兼備、可拉伸不變形,還能穩定發電,未來應用場景更是超乎想象。
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有機太陽能電池柔韌性好、重量輕、可溶液加工(一種相對綠色的加工方法,可在不破壞材料性質的基礎上進行制備),其將光能轉化為電能的效率已超過20%,是理想的可穿戴設備供能選擇。但電池材料中某些促進光電轉化的化學鍵會抑制其柔韌性,所以,如何使電池具備更大的柔韌性,并保持原有光電轉化效率,這是一個難題。
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于是,科學家為太陽能電池換了“一身筋骨”——種新型硅烷材料與柔性聚合物混合制成的高性能復合材料。科學家再對其中的一些“小骨頭”一分子側鏈結構進行精細調控,如此得到的新型太陽能電池兼具優異的柔韌性和高達14.1%的平均光電轉化效率。
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用這種復合材料制備的電池無論如何拉伸都能保持穩定,在80%應變(物理量,描述材料受外力作用后發生形變的程度)的條件下,光電轉化效率仍有初始的82%。用顯微鏡觀察時也只能看到很小的裂紋,可謂本事了得!
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這種柔性電池被安裝在設備上貼合皮膚后,即使彎曲手指或活動手腕,也能保持緊密貼合和穩定的輸出電壓。
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在未來,這款會“做體操”的新型有機太陽能電池或許將被融入智能衣物中,持續為健康監測芯片供電;在航天領域,可為航天服內的生命維持系統和探測儀器提供穩定電力;在醫療領域,能為納米機器人供能,使其在人體內自由活動,完成疾病診斷與精準治療任務,開啟醫療新時代。
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