衣服也能發(fā)電？ATU研究人員FFF 3D打印面料讓能源自給更近一步
魔猴君 科技前沿 5小時前
2025年8月19日，魔猴網(wǎng)了解到，愛爾蘭大西洋理工大學(ATU)的研究人員成功開發(fā)出一種基于3D打印的新型能量收集紡織品。該創(chuàng)新工藝為智能服飾、醫(yī)療監(jiān)測、運動裝備等領域的能量自供型可穿戴設備帶來了新的解決方案。
開發(fā)低成本可穿戴能源系統(tǒng)
項目由Aswathy Babu博士牽頭，格拉斯哥大學、赫瑞瓦特大學、廷德爾國家研究所以及都柏林大學學院I-Form的研究人員參與合作。此項目是由愛爾蘭研究中心和英國工程與物理科學研究委員會（EPSRC）資助的150萬歐元項目的一部分，旨在開發(fā)可穿戴系統(tǒng)，捕捉人體運動并將它作為可再生能源。
這項研究的核心是基于紡織品的摩擦納米發(fā)電機(T-TENG)，它通過與兩個表面接觸和分離時產(chǎn)生靜電相同的效應來收集能量。為了制造它們，研究團隊采用熔絲制造技術(FFF)，將聚丙烯(PP)直接打印到導電織物上，并使用了SOVOL V01、Ultimaker 2+和Mosaic Element HT等標準3D打印機。 選擇聚丙烯(PP)作為材料，是因為它價格低廉、柔韌、化學穩(wěn)定性高且防水。當熔融狀態(tài)的聚丙烯被擠壓到鍍銀聚酰胺織物上時，它會滲透到織物結構中，并在冷卻時牢固粘合，無需使用膠水即可產(chǎn)生強大的粘合力。
3D打印柔性織物摩擦納米發(fā)電機
測試結果表明，打印層與傳統(tǒng)方法相比，形成了更強的結合，并產(chǎn)生了更高的電力輸出。當與涂有EcoFlex涂層的導電織物結合使用時，這些紡織品的開路電壓達到193.3伏，峰值電流達到17微安，功率密度超過每平方米2,000毫瓦。這證明了它們在實際應用中的潛力，因為這些設備能夠點亮超過80個LED燈，并為運行小型電子設備的電容器充電。
團隊還對紡織品在重復使用下的性能進行了仔細的評估。即使在經(jīng)過2萬次接觸和分離循環(huán)后，這些紡織品仍然能夠保持穩(wěn)定的輸出，并且在用水和洗滌劑清洗后仍能繼續(xù)工作。這表明它們可以被整合到日常穿著的服裝中。
從能量收集到健康監(jiān)測
在尼龍和聚酯等非導電商用織物上進行的試驗產(chǎn)生了較低的電壓（僅幾伏），這是因為絕緣紡織品限制了電荷轉移。這些發(fā)現(xiàn)強調了通過調整厚度和表面設計來顯著提升性能的重要性。除了發(fā)電，研究人員還展示了這些紡織品作為傳感器的潛力。這些織物集成了支持Wi-Fi的微控制器，能夠檢測人體觸覺的變化，并實時將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_。該系統(tǒng)能夠區(qū)分輕觸和重觸，為可穿戴健康監(jiān)測、交互式設備和環(huán)境感知等應用開辟了新的可能性。
對研究人員而言，直接3D打印提供了一種簡單且可擴展的方法，將聚合物與織物結合，避免了昂貴的涂層步驟，并能使用標準打印機和材料實現(xiàn)自供電紡織品的大規(guī)模生產(chǎn)?？偟膩碚f，這項創(chuàng)新研究通過進一步的測試和規(guī)模擴大，將使得日常服裝不僅能作為服飾穿著，還能成為便攜電源。該研究展示了紡織品與3D打印技術的融合如何推動可穿戴技術實現(xiàn)能源自給自足的發(fā)展目標。
來源：南極熊
