用于医疗可穿戴设备的可生物降解印刷纸电池

可生物降解的印刷纸电池
图片:新加坡南洋理工大学

新加坡南洋理工大学 (NTU Singapore) 的研究人员开发了一种薄而柔韧的纸质电池,有朝一日,它可能成为为柔性和可穿戴电子系统供电的环境可持续选择。

NTU 新加坡开发的锌电池由电极(电流通过电极离开或进入电池)组成,该电极丝网印刷在一张用水凝胶加固的纤维素纸的两面。

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电池耗尽后,可以将其埋在土壤中,并在一个月内完全分解。

在科学期刊中描述的概念验证实验中 先进科学,NTU 团队演示了一个 4 厘米 x 4 厘米见方的印刷纸电池如何为小型电风扇供电至少 45 分钟。弯曲或扭曲电池不会中断电源。

在另一个使用 4cm x 4cm 电池为 LED 供电的实验中,科学家们表明,尽管切掉了部分纸质电池,LED 仍然亮着,这表明切割不会影响电池的功能。

科学家们认为他们的印刷电池可以 融入 柔性电子产品,例如已经上市的可折叠智能手机,或用于健康监测的生物医学传感器。

南洋理工大学物理与数学科学学院的范宏进教授和该研究的共同主要作者说:“传统电池有多种型号和尺寸,为您的设备选择合适的类型可能是一个繁琐的过程。通过我们的研究,我们展示了一种更简单、更便宜的电池制造方法,即开发出一块可以切割成所需形状和尺寸而不会降低效率的大块电池。这些特性使我们的纸质电池非常适合集成到正在逐步开发的各种柔性电子产品中。”

可生物降解的印刷纸电池
图片:新加坡南洋理工大学

南洋理工大学电气与电子工程学院助理教授 Lee Seok Woo 和该研究的共同主要作者说:“我们相信我们开发的纸质电池可能有助于解决电子垃圾问题,因为我们的印刷纸质电池是非-有毒,不需要铝或塑料外壳来封装电池组件。避免封装层还使我们的电池能够在更小的系统内存储更多的能量,从而存储更多的电力。”

一种环保的替代品

由于水凝胶和纤维素会被细菌、真菌和其他微生物自然分解,因此电池可以在其使用寿命结束时简单地埋在土壤中,并在几周内分解,使其成为一种完全可生物降解的产品。

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为了证明纸电池的生物降解性,南大科学家将其埋在南大校园屋顶花园的土壤中。水凝胶增强的纤维素纸在两周后开始断裂,并在一个月内完全降解。

范教授说:“发生分解时,电极材料会释放到环境中。阴极中使用的镍或锰将保持其氧化物或氢氧化物形式,接近天然矿物的形式。阳极中的锌会自然氧化形成无毒的氢氧化物。这表明电池有潜力成为当前电池的更可持续替代品。”

NTU 团队希望展示印刷纸电池与其他印刷电子产品、电子皮肤以及环境中部署的储能系统的完全集成。

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山姆·德雷珀 () 是在线编辑器 重量 |可穿戴技术 专注于运动和健身领域,但也热衷于市场上任何新的生活方式小工具。 可以通过 press(at)wearable-technologies.com 联系 Sam。