近日，上海交通大學密西根學院助理教授趙栗課題組在國際材料學科頂級期刊Nano Energy（影響因子為19.069）發表題為Enhanced Spontaneous Self-Charging through Scalable Template-Free Surface Engineering at Building Block Fiber Scale for Wearable Electronics（《通過可擴展的無模板表面工程提升可穿戴電子器件的自發自充電性能》）的研究論文。趙栗在為論文的通訊作者，密院本科生沈豐義和能量轉換與光電子實驗室研究生繆思佳為論文共同第一作者。
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這篇基于趙栗在博士主持的中國國家自然科學基金（NSFC）項目的論文提出了一種獨特的器件結構，能實現可穿戴器件中的自發自充電機制。盡管自充電的概念已經被提出，但大多數自充電設備需要在兩個器件中分別進行發電和充電。在課題組的這項研究工作中，一個器件就能夠實現自充電機制中的兩個功能。研究還引入了一種無模板且可擴展的方法，能精準調控可穿戴器件的關鍵參數。這一方法提升了器件的電化學行為以及能量收集性能，在纖維尺度上增強了自發自充電（如下圖）。
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智能手表、智能眼鏡等可穿戴電子器件已在近年被廣泛商用，其先進的功能為我們的日常生活提供了便利。這些器件中使用了長壽命電池，可用外部電源對它們進行反復充電。然而，可穿戴電子器件對于外部電源的依賴限制了其應用場景，例如獨立式可穿戴生物醫療器件。
可穿戴器件中的自發自充電機制尚處于早期發展階段，由于體狀器件的可控性低，在體狀器件上實現高級功能頗具挑戰。課題組研究使用自下而上的方法對器件的基礎構造塊纖維進行設計，可精準調控器件的每個組件，有望在器件上實現高級功能，從而突破目前可穿戴電子器件的瓶頸，推動未來自供電可穿戴電子器件的發展。
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論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285522009685
