可持续电子领域的新突破:全聚合物水系纤维电池

学术背景 随着可穿戴电子设备(如健康监测设备和人机交互设备)的快速发展,市场对柔性、安全且可持续的电源解决方案的需求日益迫切。传统的锂离子电池虽然广泛应用,但其刚性结构、安全隐患、环境污染问题以及对稀有矿物的依赖,使其难以满足这些新兴需求。纤维形状的电源因其优异的柔性与纺织品的兼容性,成为了一种极具潜力的替代方案。其中,基于聚合物的柔性水系储能系统因其固有的安全性、柔性以及使用可再生、可回收的有机电极材料和环保的水系电解质而备受关注。然而,这类系统仍面临电化学稳定性窗口有限、聚合物电极不稳定以及电极-电解质相互作用复杂等挑战。 为了解决这些问题,研究人员致力于开发新型的柔性电池技术,特别是全聚合物水系纤维电池。这类电池不仅能够满足可穿戴设备的柔性需求,还能通过使用环保材料降低对环境的影响,推...

仿生坚韧超纤维:用于耐久被动辐射热管理的分层光热结构

学术背景 随着全球气候变化的加剧,建筑能源消耗,尤其是空调系统的能耗,持续增加。据统计,建筑空调系统占全球年电力消耗的约10%,这一数字随着碳排放的增加而不断攀升,进一步加剧了全球变暖的恶性循环。被动辐射热管理技术,特别是通过选择性光谱调制的辐射冷却技术,被认为是解决这一问题的潜在方案。这种技术通过散射太阳光(0.3-2.5 μm)并通过大气窗口(8-14 μm)将热量辐射到外太空(约3 K),从而实现无需额外能源输入或环境污染的自动温度调节。 然而,现有的辐射冷却材料,如玻璃、块体、薄膜和涂层,通常存在柔韧性和透气性不足的问题,限制了其在特定物体表面的应用。纤维基材料由于其优异的柔韧性和可塑性,被广泛应用于各种场景。然而,现有的纤维材料在机械强度和耐久性方面存在显著缺陷,尤其是在户外冷却应...

熔喷与呼吸图技术结合实现大规模生产具有分层结构的聚乳酸非织造布,用于持久高效的空气过滤

新型可降解空气过滤材料:PLA熔喷非织造布与呼吸图案技术的结合 学术背景 随着空气污染问题的日益严重,尤其是细颗粒物(PM2.5)对人体健康的威胁,高效空气过滤材料的需求不断增加。传统的空气过滤材料大多依赖于石油基材料,如聚丙烯(PP),这些材料不仅不可降解,还会对环境造成长期污染。因此,开发可降解、高效且耐用的空气过滤材料成为了研究的热点。 聚乳酸(Polylactic Acid, PLA)作为一种生物基材料,具有良好的可降解性和加工性能,被认为是替代石油基材料的理想选择。然而,传统的PLA熔喷非织造布(Melt-Blown Nonwovens, MN)在过滤性能上存在不足,尤其是其过滤效率主要依赖于静电效应,而静电效应在长期储存和使用过程中会逐渐衰减,导致过滤性能下降。为此,研究人员希望...

功能性石墨烯纤维材料在高级可穿戴应用中的研究

学术背景 随着可穿戴电子设备的快速发展,对高性能、柔性、耐久性材料的需求日益增加。石墨烯(graphene)作为一种具有优异导电性、机械强度和柔性的二维材料,近年来在可穿戴电子设备中的应用备受关注。然而,如何将石墨烯转化为适用于可穿戴设备的功能性纤维材料,仍然是一个亟待解决的挑战。石墨烯纤维(graphene fiber, GF)作为一种新型纤维材料,不仅继承了石墨烯的优异性能,还具备纺织品的柔性和可编织性,使其在可穿戴传感、柔性储能设备及智能纺织品中展现出巨大的应用潜力。本文综述了石墨烯纤维的制备技术及其在可穿戴电子设备中的应用,旨在为未来研究提供方向,并推动石墨烯纤维的商业化进程。 论文来源 这篇综述论文由Heng Zhai、Jing Liu、Zekun Liu和Yi Li共同撰写,他们...

耐用的 Fe3O4/PPY 颗粒流纺纺织品用于电磁干扰屏蔽和焦耳加热

学术背景 随着电子设备的普及,电磁污染(Electromagnetic Interference, EMI)对人类健康和设备寿命的负面影响日益显著。传统金属基电磁屏蔽材料虽然具有较高的导电性,但其刚性和加工性能差,难以满足可穿戴设备的需求。因此,开发柔性、耐用且可定制的电磁屏蔽材料成为研究热点。导电聚合物如聚吡咯(Polypyrrole, PPy)因其良好的导电性、热稳定性和低毒性,被认为是理想的电磁屏蔽材料。然而,现有的电磁屏蔽材料在耐用性和大规模生产方面存在瓶颈,阻碍了其工业化应用。本文旨在通过一种新型的粒子流纺丝技术,制备一种可大规模生产的Fe3O4/PPy复合纺织材料,兼具电磁屏蔽和焦耳加热功能,以解决上述问题。 论文来源 该论文由Jiaxin Liu、Shuo Qi、Hongsha...