Соңғы жылдары ғылымның дамуымен және технологияның үнемі өзгеруімен смарт киілетін құрылғылар зерттеудің ыстық нүктелерінің біріне айналды. Киілетін электронды өнімдердің қуат сұранысын қанағаттандыру үшін жоғары сапалы интеллектуалды киілетін құрылғылар өнеркәсібінде энергия сақтаудың жаңа технологиясын қолдану көпшіліктің назарын аударды. Энергияның жоғары тығыздығы бар икемді суперконденсаторларды (FSC) жасау жаңа энергия саласындағы үлкен мәселелердің біріне айналды.

Екі өлшемді бор нанопарағы теориялық тұрғыда графенге қарағанда сыйымдылығы төрт есе жоғары және суперконденсаторлардың электродтары үшін қолайлы материалдардың бірі болып табылады. Дегенмен, қабат аралық өткізгіштік айырмашылығына, кішігірім меншікті бетінің ауданына және төмен кеуектілігіне байланысты ол суперконденсаторларға қолданған кезде зарядтың тасымалдануын, иондардың диффузиясын және сақталуын айтарлықтай шектейді, нәтижесінде оның энергия тығыздығын жақсарту қиынға соғады. Сондықтан, жоғары кеуектілігі, үлкен меншікті бетінің ауданы және жоғары энергия тығыздығы бар жаңа 2-D бор негізіндегі FSC жасау маңызды зерттеу тақырыбына айналды.

Жоғарыда аталған мәселелерді шешу үшін Нанкин технологиялық университетінің зерттеу тобы бор нанопарақтарының реттелген наноқұрылымын жобалаудан бастады және микро-сұйықтықты электростатикалық иіру технологиясын қолдану арқылы анизотропты бор-көміртекті гетерогенді нанопарақ (ABCNs) талшықты электродты дайындады. Төменнен жоғары газ-фазалық аршу және конденсациялау стратегиясы негізінде массивті бор арасындағы bB байланысы екі өлшемді бор нанопарағын құру үшін ашылды. Сонымен қатар, bC химиялық байланысы bC нанопарағына енгізілді, ал азот қосылған көміртекті нанопарақ бор-көміртекті екі қабатты гетерогенді нанопарақты қалыптастыру үшін in situ пара алды. Нанопарақ интерфейсті біріктіруді жақсартады, зарядты тасымалдау қабілетін жақсартады және иондық кинетикалық диффузия мен сақтауды тиімді түрде көтереді.

ABCN синтез принципі және бор блоктарының морфологиясы, бор нанопарағы және ABCNs

Сонымен қатар, төмен механикалық икемділік пен FSC электродтарын үлкен аумақта дайындаудағы қиындықтарды шешуге бағытталған зерттеушілер микросұйықтықты электростатикалық иіру әдісімен (дәстүрлі электростатикалық иірумен салыстырғанда, құрамы және иіру сұйықтығының құрылымын ламинарлы ағынды және сұйықтықтардың диффузиялық сипаттамаларын пайдалану арқылы динамикалық басқаруға болады). Мата электродымен құрастырылған FSC-тер энергия тығыздығы 167.05 мВт/см3 және көлемдік меншікті сыйымдылығы 534.5 F/см3 болатын ультра жоғары энергия сақтау сыйымдылығын көрсетті, бұл FSC-тердің киілетін үлкен деформациялық қуат көзін қолдану үшін негіз болды.

Микрофлюидтік электроспининг арқылы дайындалған ABCNs нанокомпозиттік талшықты мембрана және оның қасиеттері

Жоғарыда келтірілген зерттеулерге сүйене отырып, FSC және қысым сенсорлары матаға біріктірілген, киюге болатын энергияны сезіну жүйесін құрайды, ол адам денесінің әртүрлі физиологиялық сигналдарын нақты уақытта тұрақты бақылай алады, мысалы, білек пульсі, жүрек соғысы, саусақ, арқа және мойынның иілу сигналдары және т.б., киюге болатын өрісте FSC-терді практикалық қолданудың жаңа әдісін қамтамасыз етеді.

Тағатын энергияны жинақтау – сезгіш жүйе және оны қолдану

Диссертация сілтемелері: https://doi.org/10.1002/anie.202011523