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超乎想像的織物!當紡織與電子科技融合:智慧儲能與發光系統

文\王昱夫

能源和環境無疑是近年來大家最關注的話題之一,電動車更是其中常常被拿出來討論的選項,然而,這類電力產品長久以來無法普及的ㄧ大困難點,就在於充電時間太長,想像一部車開進充電站,卻要花上半小時時間充飽電才能再上路(而且還沒辦法像用油一樣開那麼遠,很快又得找站充電),簡直讓人受不了。針對這樣的問題,紡織產業綜合研究所開發的「超級電容」,不但能夠滿足快速充放電的需求,更可以和紡織技術結合,開創出全新的市場!

紡織所開發的「織物超級電容」,曾在2011年榮獲R&D100大獎(此獎項素有「產業創新奧斯卡獎的美譽」)。其特色在於具備高度柔軟性(可180度折疊)、高穩定度、長壽命、快充快放及大容量,可以有效與自行車發電系統、太陽能電池做結合,成為高度生活化且應用性高的產品。

織物超級電容為什麼可以擁有這麼多優異的性質呢?其最創新之處便在於它使用了紡織材料作為電容的基材!是的,你沒看錯,是紡織材料!捨棄了以往電子材料總是硬梆梆的刻板印象,研究團隊採用了柔軟可撓的紡織物支撐整個電容結構,於其中灌注特定比例的電解質溶液後加以真空封裝,做成這片厲害的超級電容。也由於是使用紡織品材料,整片電容就像衣服一樣,可以隨意的扭曲、搓揉,當筆者親手拿著它把玩!簡直難以想像傳統的電子元件竟然能以如此特別的型態被製造出來!

紡織所沈乾龍組長向我們介紹LED紗線的構想。

紡織所沈乾龍組長向我們介紹LED紗線的構想。

「我們採用紡織材料來做,就是因為它具有好的可撓性和多孔性結構」受訪的蔡副組長向我們解釋道。有了好的可撓性這項產品的應用便不受限於傳統的空間限制,可以把它彎曲、塞在很小的空間內,或是放在背包、衣物這種需要高柔軟性的物品上,與穿戴式裝置做結合。除了可撓這項大特色之外,織物超級電容比起傳統的電容在性能上更絲毫不遜色!它的充放電速度接近傳統電池的100倍,同時,它比起一般電容,不但漏電速度慢,其壽命甚至可以經歷將近10萬次重複充放電(普通電池充放電壽命約300~500次)!這些特點結合起來,未來或許就能與前面提到的電動車輛做結合,達成快速充放電電力車的願景。

紡織所蔡杰燊副組長。

紡織所蔡杰燊副組長。

在應用面上,紡織產業綜合研究所也研發了特殊的LED紗線作為目前市場化供應的第一步。LED紗線和傳統的LED不一樣,也是強調「以紡織材料為主體」的產品,透過高度技術織造,具備比起傳統電線更高的承重力,也可以像一般衣物一樣耐水洗;值得一提的是,紡織所開發的這款LED紗線不像一般的LED燈有方向性(只有一個方向發光),360度全方位可發光,不論從哪端看都可以看到亮光!而且,紗線本身材質的導光效能也很好,可以讓整條線均勻發光,提高其應用性。

織物超級電容是由織品為基材,加入電解質之後封裝而成。

織物超級電容是由織品為基材,加入電解質之後封裝而成。

從產品端來看,目前織物超級電容已應用於自行車與太陽能供電裝置:由於這類發電來源其供電量往往不穩定(人踩的速度不可能一直固定嘛@@太陽也不會一直在頭頂~),如果直接把發的電接到要使用電的裝置上(像是車燈或手機充電裝置),效果可能不好(燈一下暗一下亮)或甚至會損傷器材(手機壞掉),所以這時候,就輪到超級電容出馬了!發揮它快速充電的特點,在發電時快速將電力儲存於電容內,再以固定的輸出量供電給要使用的裝置,達到好的電力運用(智慧儲能的概念啊!)。LED紗線則是可以運用在安全警示,與智慧型穿戴裝置做結合,結合這兩項技術,說不定未來,能夠像「布」一樣隨身攜帶的螢幕,也不再是天馬行空了呢!

LED紗線。

LED紗線。

33_01代表照

紡織業以往被大家視為傳統產業,很難和最新科技這類的詞彙聯想在一起,然而,紡織所開發的智慧型儲能及發光織品,卻讓我們都著實大吃了一驚!紡織如此柔軟的材料,在與電子科技結合後,開創出了新的ㄧ片藍海!

團隊照

紡織產業綜合研究所研究團隊。

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