水电之家讯：穿戴式装置正火红，除了智能手表、智能手环等常见的穿戴装置，你知道还有智慧衣吗?相较于智慧手表或手环，智慧衣能更贴近、更大范围的覆盖人体，在生理检测上，能比手环类产品来的准确。但若要能够检测，智慧衣就得通电，目前市面上的智慧衣仍需要额外的供电装置(像是固体电池等)来供给电力，不但累赘，也降低了穿戴舒适性。

超级电容器供电于无形之中

美国卓克所大学(DrexelUniversity)近期和美国海军学院合作了一项研究计划，他们找出一种方式，能够让活性碳颗粒嵌入不同类型的毛线中，藉此可储存能量，进而触发传感器及电子整合装置，并将这类针织品改良而成智慧衣。

这些由不同类型感测组件制成的「智能布料」，其实已经发展十年之久。但以往这些产品往往都只是实验室里的展示品，近几年才开始进入消费者市场，像是能够监控运动员生理状况的智能穿戴装置，以及追踪健康与身心状况的产品。根据Gartner在2014年底的报告指出，智慧服装的市场将会从2014年的十万件，成长到2016年的两千六百万之谱。

直至目前为止，市面上多数产品皆会利用额外的处理装置来做数据撷取，并和智能手机、平板等行动装置链接。这些处理装置的模块虽然不大，但仍必须使用传统电池供给电力，从美学或是功能的角度来看，这样的设计其实都不尽理想。

因此，创造一个高弹性，且能整合到针织品的能量储存器一直是相关研究人员的目标。终于在去年，来自中国与美国的研究团队有了一些成果，他们分别展示了由石墨与碳奈米管制成，且能编织进服饰的纤维状超级电容器。当时的报导指出，这些以碳为基础的微型超级电容器，每个纤维拥有最高的体积能量密度(每小时6.3微瓦/每立方毫米，相当于一个4伏特，每小时500微安培的电池)。但是这些产品虽然看似强大，其造价却相当昂贵，而且碳奈米管可能含有毒性的疑虑尚未被排除，再再都降低了此产品的商业价值。

关键因子：活性碳、天然纤维焊接与离子液体

为了能够创造出不需外在装置、成本低廉的能量储存装置，卓克斯大学的团队开始采用价格便宜的活性碳。除了便宜外，活性碳安全无毒，甚至常常被用于减少有毒物质的吸收。根据卓克斯大学材料科学家YuryGogotsi表示，只要使用约3000平方公分的面积(相当于衬衫背部中央区块的大小)，便能储存相当于一个4平方公分大小的钱币型电池的电力。

为了达到这样的能量密度，该团队采用一种叫做天然纤维焊接的技术(NaturalFiberWelding，NFW)，这种技术是由美国海军学院的化学教授PaulC.Trulove与空军办公室的科学研究部的HughC.Delong发明。NFW可让像是活性碳等材料，嵌入由棉、麻、竹子或人造丝制成的纱布、织品。

NFW技术虽然复杂，但在卓克斯大学与海军学院团队的努力下，它们制造出一台专门用于NFW的机器，能够持续的生产出数十米的纱布。「真正需要成本的只有NFW过程中所需的离子液体」海军学院总司令DavidP.Durkin说：「它们虽然昂贵，却是非常优异的替代有机溶剂，因为它们不会挥发，甚至可以在水中重建，进而回收」，Durkin认为，如果NFW技术被规模化，那么离子液体的成本将会是一项关键因素。

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