太阳能电池制备自发电表皮


  《发现》杂志3月2日报道,新技术使机器人的皮肤能够探测和警示人注意疾病、醉酒或有毒化学品,最重要的是,它会超级灵活,可以感知最轻微的触摸,斯坦福大学(Stanford University)的化学工程师包哲楠(Zhenan Bao)正在搞的,就是这样一个装置。

  《快速公司》(fastcompany)网站报道,这种人工皮肤的基础是一种灵活的有机晶体管,它的制备采用弹性聚合物和碳基材料。为了实现触摸感应,这种晶体管包含了一个薄薄的高弹性橡胶层,塑造成网格状的微型倒金字塔。受到挤压时,这一层就会改变厚度,从而改变电流,这一电流通过晶体管。该传感器具有几十万到2500万个金字塔,每平方厘米都是这样,对应于需要的灵敏度水平。

  要感应特定的生物分子,晶体管的表面必须涂上另一种分子,第一种分子将与它结合,一接触就会结合。这一涂料层只需要一两个纳米厚。(《透明太阳能电池薄膜喷到窗户上 》)

  “根据什么样的材料我们要用到传感器上,以及如何修改半导体材料,在晶体管中,我们就可以调整传感器,检测化学物质或生物材料,”她说。

  这种弹性太阳能电池是一种聚合物太阳能电池,是褶皱的,就像手风琴,能够伸展达30%多,在两个方向都是这样,而且可以很快恢复,既不会破坏,也不会丧失电能。这种设备的电极制备是采用一种独特的液态金属,称为共晶镓-铟(eutectic gallium-indium),它会适合一个表面,因为它可以伸长和松弛。“共晶”是指一种混合的元素或化合物,它保持液态是在较低温度,低于任何一个成分的单独要求。镓,铟化合物是独特的,不同于其他液态金属,往往会自发地“起球”,在微观尺度就是这样(想一下水银在厨房的地板上的情形,就是温度计破裂以后);共晶镓-铟会保持铺开状态,即使它所在的表面是弯曲的。
  太阳能发电是有意义的,可用于人造皮肤,因为它更简单更轻便,胜过电池或电线。它们具有拉伸性,不仅仅是弹性,这是必要的,这样,这种太阳能电池就不会开裂,因为它们移动时要配合不同的表面,其中包括包哲楠梦想的超级皮肤,也包括汽车,建筑物以及镜头,这样的例子不胜枚举。如同世界上最小的计算机,这种太阳能电池理论上可以投入使用,可以配合任何装置,只要有人想让它们有“智能”。我想是任何智能的装置,但使用时都不能在黑暗中。

  最后,包哲楠弄清如何替换材料,就是使用以前版本的晶体管时,换上生物可降解材料,这样,这种太阳能电池皮肤不仅用途广泛,功能强大,而且更环保了。