在一项新的研究中，北卡罗来纳州立大学的研究人员发现了一种方法，可以防止储存电能的纱线出现电气故障。最终，这些发现将有助于推动“智能纺织品”的开发，这种纺织品将从佩戴者的动作、功率传感器和可穿戴电子设备中捕获能量。

研究人员在npj Flexible Electronics上报道，他们能够防止超级电容器的纱线短路，超级电容器是一种通过用绝缘线包裹纱线来存储能量的电气设备。他们还测试了纱线的强度和耐用性，以确保在经过针织和织造过程后仍然可以使用。

“超级电容器的功能类似于电池，但在这种情况下，我们正在研究一种柔性电池，其形状为纺织纱线，可以编织或编织到T恤衫或毛衣中，在这项研究中，我们将这种纱线编织成一块织物，这样它就可以储存电能，最终我们想用它为你需要的任何电子设备供电，无论是传感器、灯，甚至是手机。”纺织工程、化学和科学副教授、北卡罗来纳州立大学教授魏高说。

虽然对这些所谓的“纱线形状的超级电容器”的研究很有希望，但研究人员表示，开发人员在他们的设计中面临着一个一致的问题：随着长度的增加，纱线形状的超级电容器更有可能短路。短路是指电流通过非预期路径。这是一个安全问题，因为短路可能导致热能爆炸，甚至火灾。

每个人都在努力制造可以融入布料或织物中的智能电子产品，高说他们发现，如果你试图制造一根长度超过8英寸的超级电容器线，这个设备很容易短路。这非常危险，而且在穿着智能西装时，没有人希望遇到这种情况。

为了解决这个问题，研究人员测试了用绝缘线包裹超级电容器线电极时会发生什么。其想法是，这些线将充当物理屏障，防止相对的电极相互接触，并防止短路。他们通过将电极连接到电源并记录设备的电流响应来测试设备的性能。他们还测试了纱线的电荷保持能力。他们发现，在对纱线进行10000次充放电后，纱线保持了90%的初始能量。

研究人员还测试了将纱线形状的超级电容器编织成织物，看它们是否能承受弯曲和拉伸。

研究人员表明，纱线需要有足够的柔韧性和强度，这样当你弯曲、拉伸和按压纱线时，在所有这些机械变形之后，纱线仍能保持其原始的电气性能。即使经过编织和编织，纱线仍保持了原来的性能。

他们使用纺织制造业的常规工艺制造了纱线形状的超级电容器，而且所有这些过程都可以很容易地扩大规模。

在未来的工作中，研究人员希望将他们的设计融入到一件衣服中，并尝试将其与其他发电设备集成。

该项目的工业合作伙伴Storagenergy Technologies Inc.首席执行官赵峰说：“材料创新和工艺工程对可扩展性和设备性能至关重要，我们开发了一种连续生产数千米高性能纱线的工艺。”