SCOPUS
SCIE
Stretchable array of high-performance micro-supercapacitors charged with solar cells for wireless powering of an integrated strain sensor
저자
Yun, Junyeong ; Song, Changhoon ; Lee, Hanchan ; Park, Heun ; Jeong, Yu Ra ; Kim, Jung Wook ; Jin, Sang Woo ; Oh, Seung Yun ; Sun, Lianfang ; Zi, Goangseup ; Ha, Jeong Sook
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
644-654(11쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>The aim of this paper is to report on the fabrication of a stretchable array of high-performance solid-state micro-supercapacitors (MSCs), which can be charged with integrated, commercial Si-based solar cells (SCs). This would facilitate the powering of an integrated strain sensor. The planar MSCs comprised electrodes of potentiostatically deposited polypyrrole, on spray-coated multi-walled carbon nanotube film, and a gel-type electrolyte of LiCl/polyvinyl alcohol with a redox additive of 1-methyl-3-propylimidazolium iodide. The fabricated MSC achieved an areal capacitance of 5.17 mF cm<SUP>−2</SUP>. After 5000 charge/discharge cycles, the MSC retained 80% of their initial capacitance. A strain sensor was fabricated utilizing a composite film of fragmentized graphene foam and polydimethylsiloxane. Such fabricated twelve parallel connected MSCs, a strain sensor, and SCs were integrated on a single deformable polymer substrate with embedded stiff platforms of negative epoxy series resist (SU-8) via long serpentine interconnections of polyimide encapsulated Ti/Pt metal film for mechanical stability under stretching. After 1000 repetitive biaxial stretching/releasing cycles by 30%, no noticeable change was observed in the charge/discharge behavior of the MSC array. Furthermore, both the photo-charge/discharge characteristics and electrochemical performance remained stable. When the whole integrated system was attached to the wrist, the integrated strain sensor could detect both externally applied strain and the arterial pulse using the energy stored in the MSCs from the SCs.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> We fabricate a stretchable array of micro-supercapacitors charged by solar cells for wireless powering of the integrated strain sensor. </LI> <LI> Serpentine interconnections with the embedded stiff SU-8 platform enable stable performance under stretching deformation. </LI> <LI> Strain sensor detects pulse signal of the radial artery and bending motion of the wrist. </LI> <LI> The sensor is operated for 100 s with energy supplied by the integrated array. </LI> <LI> Under repeated biaxial stretching, the stretchable array retains stable performance. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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