| 초록 |
1. 분석자서문 유연하고 착용 가능한 슈퍼커패시터에 기능을 부여하고 실제 적용 단계에 있어서의 긴급한 문제들, 특히 재료 선택, 통기성, 자가치유 능력, 형상기억 능력, 통합 및 모듈화를 해결하기 위한 많은 노력을 기울여왔다. 이러한 작업들은 재료 및 디바이스 제조에 관한 도전 과제를 밝혀내게 되었다. 본 리뷰에서는 재료, 제조 전략 및 성능과 관련된 슈퍼커패시터의 최첨단 기술을 정리하였다. 또한 슈퍼커패시터의 실용성을 향상시키기 위해 향후 연구가 필요한 도전 분야와 해결책을 제시하고 있다. 2.목차 1. 개요 2. 슈퍼커패시터의 작동 원리와 재료 3. 플렉서블 웨어러블 슈퍼커패시터 3.1. 플렉서블 슈퍼커패시터 3.2. 웨어러블 슈퍼캐패시터 4. 결론 및 전망 자가치유, 형상기억, 통합 및 모듈화의 개념이 유연하고 착용 가능한 슈퍼커패시터에 적용되어 많은 연구가 이루어져왔다. 지난 몇 년 동안, 이 분야는 재료 및 설계 전략의 개발로 인해 눈에 띄는 발전을 이루었다. 그럼에도 불구하고, 실용적이고 광범위한 어플리케이션을 위해서는 여전히 많은 과제가 존재한다. 첫째, 적절한 재료가 여전히 특정 기능의 제공에 필요하다. 예를 들어, 현재의 축전용 섬유 재료는 산업적인 방식으로 직물(woven), 편물(knitted) 패브릭으로 생산되기 어렵다. 높은 에너지밀도와 사이클링 안정성을 갖는 새로운 전극 물질이 개발되어야 한다. 또한 슈퍼커패시터 장치에 다른 기능을 부여하기 위해서는 다기능 고분자전해질이 필요하다. 둘째, 슈퍼커패시터를 위한 대부분의 현재 기술은 생산성과 비용 효율성을 높이는 스케일러블 제조가 어렵다. 셋째, 나노물질에 대한 안전문제가 존재한다. 현재 고성능 슈퍼커패시터에 나노물질이 필수 불가결한 반면 대부분의 나노물질은 생체적합성이 없기 때문이다. 넷째, 슈퍼커패시터 성능은 전기화학적 측정에 의해서만 평가되고 있다. 의류의 관점에서 평가하기 위한 스탠더드 및 절차에 대한 연구가 필요하다. 예를 들어, 착용 시 편안함과 세탁 방법들을 들 수 있다. 요약하면, 기능성 플렉서블 및 웨어러블 슈퍼커패시터에 대한 연구는 흥미롭고 의미 있는 분야로, 에너지 저장장치와 전통 섬유산업 및 전자기술이 복합적으로 적용될 수 있다. 이 분야는 많은 진전을 이루었지만 아직 초기 단계에 있으며 앞으로 해결해야 할 과제가 많다. 이들은 재료, 전자제품 및 섬유 등의 많은 연구 커뮤니티 간의 협업을 필요로 한다. 앞으로 기능성 플렉서블 및 웨어러블 슈퍼커패시터의 연구 및 상용화에 있어 빠른 성장이 기대되는 바이다. References 1. Yan H and Chunyi Z. Functional flexible and wearable supercapacitors. Journal of Physics D: Applied Physics 2017; 50: 273001. 2. Gao H, Xiao F, Ching CB, et al. Flexible All-Solid-State Asymmetric Supercapacitors Based on Free-Standing Carbon Nanotube/Graphene and Mn3O4 Nanoparticle/Graphene Paper Electrodes. ACS Applied Materials Interfaces 2012; 4: 7020-7026. 3. Zhu M, Huang Y, Deng Q, et al. Highly Flexible, Freestanding Supercapacitor Electrode with Enhanced Performance Obtained by Hybridizing Polypyrrole Chains with MXene. Advanced Energy Materials 2016; 6: 1600969-n/a. 4. Huang Y, Hu H, Huang Y, et al. From Industrially Weavable and Knittable Highly Conductive Yarns to Large Wearable Energy Storage Textiles. ACS Nano 2015; 9: 4766-4775. 5. Huang Y, Zhong M, Huang Y, et al. A self-healable and highly stretchable supercapacitor based on a dual crosslinked polyelectrolyte. 2015; 6: 10310. 6. Huang Y, Kershaw SV, Wang Z, et al. Highly Integrated Supercapacitor-Sensor Systems via Material and Geometry Design. Small 2016; 12: 3393-3399. 7. Wang X, Liu B, Liu R, et al. Fiber-Based Flexible All-Solid-State Asymmetric Supercapacitors for Integrated Photodetecting System. Angewandte Chemie International Edition 2014; 53: 1849-1853. 8. Zhu M, Huang Y, Huang Y, et al. Capacitance Enhancement in a Semiconductor Nanostructure-Based Supercapacitor by Solar Light and a Self-Powered Supercapacitor ndash;Photodetector System. Advanced Functional Materials 2016; 26: 4481-4490. 9. Xu J and Shen G. A flexible integrated photodetector system driven by on-chip microsupercapacitors. Nano Energy 2015; 13: 131-139. 10. Xu J, Wu H, Lu L, et al. Integrated Photo-supercapacitor Based on Bi-polar TiO2 Nanotube Arrays with Selective One-Side Plasma-Assisted Hydrogenation. Advanced Functional Materials 2014; 24: 1840-1846. ※ 이 자료의 분석은 Indiana University의 류종은님께서 수고해주셨습니다. |
