坚固的基于织物的压电能量收集器使我们离可穿戴电子产品更近了一步

KAIST 研究人员使用简单易行的热压和流延铸造工艺，展示了一种高度灵活但坚固的可穿戴压电采集器。这种能量收集器具有创纪录的高界面粘合强度，将使我们更接近于能够制造嵌入式可穿戴电子设备。由Seungbum Hong教授领导的研究小组表示，这一结果的新颖之处在于其简单性、适用性、耐用性以及可穿戴电子设备的新特性。

可穿戴设备越来越多地用于各种应用，从小型电子产品到嵌入式设备，如传感器、执行器、显示器和能量收集器。

尽管具有许多优势，但高成本和复杂的制造工艺仍然是实现商业化的挑战。此外，它们的耐用性也经常受到质疑。为了解决这些问题，洪教授的团队开发了一种新的制造工艺和分析技术，用于测试可负担得起的可穿戴设备的机械性能。

在这个过程中，研究团队使用热压和流延工艺将聚酯和聚合物薄膜的织物结构连接起来。由于热压具有高粘合性，因此在制造电池和燃料电池时通常使用热压。最重要的是，这个过程只需要两到三分钟。

新开发的制造工艺将能够使用热压将设备直接应用于一般服装，就像使用热压将图形贴片贴在服装上一样。

特别是，当聚合物薄膜在低于其结晶温度的温度下被热压到织物上时，它会转变为无定形状态。在这种状态下，它紧密地附着在织物的凹面上，并渗入横向纬纱和纵向经纱之间的间隙。这些特征导致高界面粘合强度。出于这个原因，热压有可能通过将基于织物的可穿戴设备直接应用于普通服装来降低制造成本。

除了传统的弯曲循环耐久性测试外，新推出的表面和界面切割分析系统通过测量织物与聚合物薄膜之间的高界面粘合强度，证明了基于织物的可穿戴设备的高机械耐久性。洪教授表示，这项研究为使用织物和聚合物的可穿戴设备的制造过程和分析奠定了新的基础。

他补充说，他的团队首先使用可穿戴电子领域的表面和界面切割分析系统(SAICAS)来测试基于聚合物的可穿戴设备的机械性能。他们的表面和界面切割分析系统比传统方法(剥离测试、胶带测试和微拉伸测试)更精确，因为它可以定性和定量地测量粘合强度。

洪教授解释说：“这项研究可以基于对界面粘合强度的分析，实现高度耐用的可穿戴设备的商业化。我们的研究为使用织物和聚合物的其他设备的制造过程和分析奠定了新的基础。我们期待基于织物的可穿戴电子产品很快就会上市。”

这项研究的结果去年在韩国注册为国内专利，并于本月发表在《纳米能源》上。这项研究是通过与 DGIST 能源科学与工程系的 Yong Min Lee 教授、KAIST 材料科学与工程系的 Kwangsoo No 教授和 KAIST 机械工程系的 Seunghwa Ryu 教授合作进行的。

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