飛梭技術織造未來型能源衣 布料可持續自供電

中國科學院北京納米能源與系統研究所、美國喬治亞理工學院教授王中林課題組與重慶大學副教授范興課題組，受到飛梭織布技術的啟發，突破了電極微納界面應力控制的技術難關，將新型高分子纖維基太陽能電池與纖維摩擦納米發電機共同編織，形成了一種單層、輕質、透氣、廉價的新型全固態智能可穿戴織物。該織物不僅可以採集太陽光能，還可以將人體運動導致的織物內部纖維機械摩擦轉化成電能，驅動隨身電子設備不間斷地工作。相關研究近日發表於《自然—能源》。

研究人員通過飛梭織布技術，可以在一張320微米厚的單層織物中，將太陽能織物模塊和納米發電機模塊按照不同的電氣輸出要求進行各種複雜的串並聯，並根據需求集成到人體衣物的不同部位。通過太陽能模塊與納米發電機模塊的結合，該電源織物在幾百歐姆到兆歐姆的阻抗範圍內，都能實現較平穩的功率輸出，極大提高了織物作為電源的適配能力。

該工作還系統地研究了平紋、斜紋、緞紋、混合紋路等不同織物結構對織物器件的電學輸出的影響。並通過與彩色絲線共紡，實現了不同顏色、不同外觀花紋的實用型能源織物。基於能源織物，一系列的自供電衣服、窗帘、帳篷等日常生活中常用的布料物品都可實現自供電功能。

實驗結果表明，一張長5厘米、寬4厘米的單層織物在戶外陽光以及機械運動的共同驅動下，不僅可以給電子錶、手機等設備提供持續電能，還可以驅動電解水等電化學反應。這種新型的飛梭織造技術非常有利於大規模生產，進一步降低了織物的造價，它在穿戴電子、人體健康、能源、軍事等領域具有廣闊的應用發展前景。

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