研究人员表示，褶皱碳纳米管森林（简称CNT森林）有望满足未来可穿戴技术的供能需求。
这种新研发的超级电容器表现出良好的性能和稳定性，即使研究人员将其拉伸至原始尺寸的800%，并进行数千次拉伸和放松循环，仍是如此。
团队的研究成果发表于《先进能源材料》期刊，或将推动新型可拉伸能量电子系统、可植入生物医学设备以及智能包装系统的发展。
密歇根州立大学软体机器与电子实验室主任、包装学院助理教授曹昌勇表示：“成功的关键在于采用创新方法，将垂直排列的碳纳米管阵列（即CNT森林）压皱。”
试想一下：为烧伤患者贴上智能皮肤贴片，在为其自身供能的同时监测伤口愈合情况。
“我们的设计不再采用制造过程中受到严格限制的平面薄膜，而是让三维互联的CNT森林保持良好的导电性，从而使其效率更高、更可靠，也更坚固。”
大多数人熟悉的可穿戴技术，基本形式是能与智能手机通信的iWatch。在这个例子中，需要电池的是两件技术设备。现在试想一下，为烧伤患者贴上能自行供能、同时监测愈合情况的智能皮肤贴片——曹的发明能够创造这样的未来。
在医学领域，研究人员正在开发可拉伸或可穿戴电子设备，使其能够大幅扭曲，并贴合复杂、不平整的表面。未来，科学家可以将这些创新技术整合到生物组织和器官中，以检测疾病、监测康复情况，甚至与医疗从业者进行通信。
然而，棘手的问题在于缺少与之配套的可穿戴电源——它必须经久耐用。如果这些酷炫的新型贴片仍得依靠笨重、会发热且需要充电的电池组供电，研发它们又有什么意义？（这说得有些夸张，但你明白我的意思。）
曹的这项发现首次将褶皱的直立CNT用于可拉伸储能应用。这些CNT像树木一样生长，树冠在晶圆上交错缠绕。不过，这片森林的高度仅为10-30微米。
“其他设计会损失效率，通常只能沿一个方向拉伸，或者在远低于这一程度的拉伸下就会完全失效。”
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研究人员将CNT森林转移并压皱后，它会形成令人瞩目的可拉伸图案，宛如一条毯子。三维互联的CNT森林具有更大的表面积，可轻松通过纳米颗粒进行改性，也可调整以适配其他设计。
曹表示：“这种设计更加坚固；这确实是一项设计上的突破。”他同时也是机械工程以及电气与计算机工程助理教授。
“即使沿各个方向拉伸至300%，它仍能保持高效导电。其他设计会损失效率，通常只能沿一个方向拉伸，或者在远低于这一程度的拉伸下就会完全失效。”
在收集和储存能量方面，曹研发的褶皱纳米森林优于目前已知的大多数其他基于CNT的超级电容器。尽管性能最佳的技术能够承受数千次拉伸和放松循环，但仍有改进空间。
研究人员可以轻松地将金属氧化物纳米颗粒嵌入褶皱CNT中，进一步大幅提升这项发明的效率。曹补充说，这种新方法有望推动自供能可拉伸电子系统的发展。
其他共同作者来自杜克大学、美国海军研究实验室、中国华中科技大学和麻省理工学院。研究经费由美国农业部和美国国家科学基金会提供。
