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服を電池に改造してから出かけると、簡単に電気がなくなるのが怖くなります。

2015/8/31 14:59:00 89

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シンガポール南洋理工大學（NTU）、中國清華大學とアメリカケース?ウェスタン?リザーブ大學の共同チームが、繊維のようなフレキシブルな超小型コンデンサを開発し、衣類に織ることができる。この研究結果はすでに「自然ナノ技術」に発表されている。

この新型の設備は電池家族の「いとこ」のようなスーパーコンデンサです。それを網羅したグラフェンとカーボンナノチューブの相互接続ネットワークは非常にコンパクトであり，その蓄積エネルギーはいくつかの薄膜リチウム電池よりも優勢である。この裝置は，充電を維持し，放出エネルギーが電池よりずっと速いという利點がある。この繊維構造のハイブリッド材料は，巨大な接觸可能な表面領域を提供し，高い導電性を有する。

研究者は、この體積の記憶容量（體積エネルギー密度という）は、これまで炭素に基づくマイクロスーパーコンデンサの最高値であると信じています。一立方メートル當たり6.3マイクロワット時間です。

また、クロスクロスした方式で服を作ることもできます。織物著用可能設備について。例えば、このような服は家で生物醫學監視器を持っている患者に電気を供給してもいいです。病院にいる醫者に情報を提供してもいいです。ユニフォームに組み込まれた電池のようなスーパーコンデンサは、ディスプレイや通信用のトランジスタに電源を供給することができます。

研究者によると、この繊維は省スペースの電源かもしれません。醫療インプラントの「エネルギー輸送導線」として、在宅患者や高齢者に醫療検査設備を供給したり、野外で兵士に通信設備を使って電源を提供したりすることができます。

また、研究員これらの繊維の多機能応用も興味を持ってテストしました。電池、太陽電池、バイオ燃料電池及びフレキシブル、裝著式光電システムのセンサーを含みます。研究者は「私たちは多くの可能性を切り開いてきました。未來にもいろいろなことがあります。」

魚と熊の手のひらはどうやって兼ねるべきですか？具體的には、混合繊維を設計して體積エネルギー密度を高め、酸化した酸性単層カーボンナノチューブ、酸化グラフェンと亜アセチル二アミンを含み、合成を促進し、グラフェンに窒素を被膜する。柔軟で狹い補強管である毛細管ポンプで送ることで、オーブンで6時間加熱します。

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グラフェンシートの中には、いくつかの原子だけが厚く、線狀に配列されたカーボンナノチューブが、繊維長を実行する多孔質に自己組織化されています。インターネット結びをつけるこのような配置は、電荷の輸送と蓄積のための大規模な接觸可能な表面積を提供します。これらの材料は毛細管柱にしっかりと含まれており，これを抜き出して高體積エネルギー密度を形成することができる。このような複數の毛細管柱を使用する過程は，製造された繊維を連続的に継続させ，一貫した品質を維持することができる。

研究者はこのような弾性繊維を連続的に生産する方式を開発し、各種の応用を満たすために生産を拡大することができると先日報告しました。これまで50メートルの繊維が作られており、柔軟性があり、立方センチメートルあたり300ファラッドの高容量があります。

試験では，3組の直列配列のファイバは3倍の電圧を持ち，同時に同じ充電／放電時間を維持できることが研究者によって分かった。同じ電流密度で動作する単一ファイバに比べて，3対の平行ファイバは出力電流と充電／放電時間の3倍の効果を持つ。それらを2つの電極の間に複數の対の繊維を集積すると、その電気エネルギーを格納する能力すなわち容量は、使用する繊維の數に応じて直線的に増加することができる。

電解質としてポリビニルアルコール／リン酸ゲルを用いて，固體マイクロスーパーキャパシタを光ファイバにより作製し，4ボルト500マイクロ安時間の薄膜リチウム電池に匹敵する體積密度を提供できる。ファイバスーパーキャパシタは高出力密度と循環安定性を維持しながら超高フルエンス値を示した。

研究者は「このような光ファイバ裝置の數萬回の充電／放電サイクルをテストした。これは既存の性能を約93%保持しているが、従來の充電電池の壽命は千回の周期より小さい。」

グループはまた、この裝置のフレキシブルエネルギー記憶をテストし、一定の機械的応力を継続的に行い、最後にその性能を評価した。繊維スーパーコンデンサは持続的に性能損失なく作動し、さらに數百回曲げた後も柔軟性を維持し、構造的には長さが一貫している。

現在、研究者はこの繊維を大量に生産するためにコストダウンしています。このような高性能超小型コンデンサの商業化を目指しています。