編譯／高晟鈞 智能手錶、健身手環和虛擬實境耳機等可穿戴設備正改變著我們的生活。這些設備主要由柔性電子設備提供動 …

編譯／高晟鈞

智能手錶、健身手環和虛擬實境耳機等可穿戴設備正改變著我們的生活。這些設備主要由柔性電子設備提供動力，主要由塑料和金屬箔為基底的電極組成。然而，這兩種材料各自存在著一些缺點。塑料的附著力差、耐用性低，而金屬箔則柔韌性較差。

鑒於此，科學家認為紙可以作為一個相當具有潛力的替代材料。紙張多孔、輕、薄並且容易折疊；另外，紙張隨機分布的纖維特性，可以為活性電極材料提供更大的表面積，表現出更為優異的電化學性能。

研究人員開發了各種紙基電容器，透過紙張堆疊作為正負極和隔板來儲存電荷與能量。但這樣的結構不只增加了尺寸與電阻，它們往往會形成摺痕並滑動，會進一步降低設備性能。而這些問題，由來自中央大學的Suk Tai Chang和Inho Nam教授領導的研究團隊所解決。

該團隊開發出了一款垂直集成於一張紙中的多層電極，在保有紙張固有優勢的前提下，解決了紙張堆疊的相關問題。

Nam博士簡單描述了製造過程:「首先，在濾紙的兩面打印並加熱防水石蠟層，接著，將紙張依次浸入含有金奈米顆粒的溶液中，並通過毛細作用穿透紙張，在中間形成金電極；再來，在紙的上下表面製造類似的電極，並最終獲得一多層電極材料結構。

研究人員通過在金紙電極上沉積二氧化錳（一種活性電極材料），並浸入聚乙烯醇-硫酸鈉凝膠電解質溶液中；待凝膠凝固後，使用各種電化學測量技術對其進行測量。

他們發現，這種電容器設計具有低電阻、高摺疊性和良好的機械強度。二氧化錳增加了活性表面積更進一步優化了電化學性能。作者表示：「我們提出的平台規避了與二維晶片相關的製造困難，並有望幫助未來紙基電子產品的發展。」

資料來源:TechXplore

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