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这也太好了吧加热的晶片可以缝进衣服里进行热疗

2019-11-10 00:57:21 | 来源: 动作游戏

加热手套,手镯,甚至戒指都是高导电性碳化钛(MXene)的潜在应用。碳化钛是一种由钛和碳交替原子层构成的二维材料。在一项新的研究中,研究人员制造了碳化钛薄片,然后静电将薄片粘附在螺纹上,最后将螺纹缝进普通织物中,在低电压下可以安全加热。由韩国科学技术学院和高丽大学Chong Min Koo以及延世大学Cheolmin park领导的研究。

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并在《ACS Nano》上发表了相关研究成果,近年来,研究人员一直在研究各种可用于柔性、可穿戴加热器的材料。尽管碳纳米管和石墨烯等材料具有优异的电学和光学性能,但将其加工用于应用一直是一个挑战。德雷克塞尔大学研究人员首次引入了一种新材料碳化钛(MXene)。碳化钛是一种二维晶体材料,具有金属般的导电性和强电-热转换性能。它也可以很容易地加工成薄膜和织物。

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现在能够基于新型二维碳化钛材料开发出重量轻、性价比高、性能好的新型电加热器,这种材料适用于可穿戴和身体上的应用。基于碳纳米材料,已经提出了几种候选材料,但它们要么加工性能差,要么导电性低。涉及有害和有毒的化学物质,用溶液处理碳化钛薄片解决了这些问题。在这项新的研究中,研究人员首先使用碳化钛薄片制作了一个透明薄膜加热器。在施加15v时,加热器的温度以8℃/秒的速度上升,达到最高120℃(248℃F)。

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通过将加热器浸入液氮中5分钟,研究人员证明了加热器可以起到除霜的作用,在12v以下可以迅速除去表面的霜。作为其高灵活性的证明,加热器可以在90°角折叠而不增加任何阻力,即使对折时仍能继续工作,尽管阻力更大。研究人员还证明,碳化钛薄片可以用来制作加热织物。为了做到这一点,研究人员用涂层处理了商用聚合物螺纹,以增强它们与碳化钛薄片之间的静电相互作用。然后他们将丝线浸入含有碳化钛薄片的水溶液中。

带正电荷的线和带负电荷薄片之间的静电相互作用使薄片自组装到单个纤维上,使白色的线在这个过程中变成黑色,然后用棉线将涂有二氧化锰的线缝在一起,制成加热的衣服。在小电压下,每片碳化钛薄片都充当一个小加热器。通过控制电压,研究人员可以在不损伤皮肤的情况下,逐渐将寒冷皮肤的温度恢复到正常体温。在未来的应用中,加热的衣服可以由传统电池或替代能源提供动力。

加热器有可能由储存在电池和/或超级电容器中的能量提供动力,这些能量来自各种新兴的可再生能源,如可穿戴太阳能电池、摩擦发电机等。研究人员预计,这种坚固、灵活的加热服可以用于医疗、热疗和监测等个人应用。用溶液法开发的碳化钛薄片具有高导电性和光学透明性,因此可以应用于多种用途,特别是需要透明电极。如包括机械柔性,因此可穿戴的有机发光二极管显示器,光电探测器,透明触摸和/或压力传感器的发展。

博科园|Copyright Science X Network/Lisa Zygaphys

参考期刊《ACS Nano》

10.1021/acsnano.9b01602

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