柔性電子產(chǎn)品如何助力使可穿戴設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)?

針對新型超級(jí)電容器的設(shè)計(jì)，超級(jí)電容器為可穿戴電子設(shè)備提供了潛在的電源解決方案?？纱┐骷夹g(shù)面臨哪些問題，柔性電子產(chǎn)品如何幫助使可穿戴設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)？

脊?fàn)钤O(shè)計(jì)

可穿戴電子行業(yè)目前尚處于起步階段，該領(lǐng)域的產(chǎn)品通常充其量只是新穎的事物。盡管確實(shí)存在智能手表和健康監(jiān)測器，但它們幾乎無法佩戴，而且體積龐大且難看。如果一項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是真正可穿戴的，則應(yīng)像衣服一樣穿著，并且使用起來應(yīng)該舒適。腕上佩戴的手機(jī)沉重時(shí)，手表常常會(huì)因皮帶而使皮膚不適，并可能導(dǎo)致明顯的疲勞感?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品不適合可穿戴技術(shù)的原因是它們具有固有的脊形。固定微電子器件的管芯是一塊堅(jiān)固的硅片，而安裝該管芯的PCB則需要打成脊?fàn)?，以防止損壞焊盤。因此，為了使可穿戴電子設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)，可以彎曲的電子設(shè)備 需要不引起刺激，輕便不會(huì)成為負(fù)擔(dān)的身體。

可以認(rèn)為是真正可穿戴的產(chǎn)品的一個(gè)示例是 由一組工程師開發(fā)的智能襪子，可讓糖尿病患者記錄溫度在他們的腳上的多個(gè)點(diǎn)。傳感器被編織到材料中以提供襪子，該襪子在穿著時(shí)與普通襪子沒有什么不同。但是，記錄感官信息消耗的功率很小，處理信息的電路仍安裝在嵌入式的脊?fàn)钊萜髦?。即使處理電路變得靈活，電源仍將是脊形的。因此，不僅電子設(shè)備需要靈活，其電源也需要靈活！

引入柔性超級(jí)電容器

阿爾托大學(xué)和麻省理工學(xué)院的一組研究人員已經(jīng)開發(fā)了一種超級(jí)電容器，該超級(jí)電容器提供高性能，制造便宜，環(huán)保和靈活。典型的電池需要使用危險(xiǎn)且對環(huán)境不友好的有機(jī)溶劑或強(qiáng)酸性化合物。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的超級(jí)電容器設(shè)計(jì)利用了石墨烯，鹽和氮，所有這些都是環(huán)保化合物。電容器分為兩層，其頂層由摻有氮的石墨烯薄片組成，然后懸浮在水凝膠中。底層具有懸浮在氫中的NaCl（鹽），兩層被薄的絕緣層隔開。然后將整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步夾在SWCNT集電器（即單壁碳納米管）中，以創(chuàng)建具有柔性的超級(jí)電容器。

這種超級(jí)電容器的優(yōu)勢在于其快速的充電/放電速率和長的使用壽命，這是大多數(shù)電池技術(shù)所遭受的兩個(gè)優(yōu)勢。這使設(shè)備可以快速充電，同時(shí)還具有與身體彎曲的能力，使其成為可穿戴電子設(shè)備的理想電源解決方案。環(huán)境因素還為一次性電子產(chǎn)品提供了對環(huán)境影響最小的機(jī)會(huì)，并提供了無毒的電源解決方案。

結(jié)論

超級(jí)電容器具有大的能量密度，在低功率應(yīng)用中非常有用。使它們具有柔性的能力為設(shè)計(jì)人員提供了具有靈活的電力存儲(chǔ)的能力，并且擁有環(huán)保的超級(jí)電容器有助于制造安全的產(chǎn)品。但是，盡管超級(jí)電容器具有優(yōu)勢，但由于其高能量密度和快速放電的能力，可能會(huì)造成危險(xiǎn)。因此，對于要在可穿戴電子設(shè)備中使用的超級(jí)電容器，特別是在將潛在爆炸裝置集成到易燃材料中時(shí)，需要考慮安全措施。
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