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1
제1 전극; 제2 전극; 및 전해질을 포함하되, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 모두 상기 전해질에 침지되고,상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 이온 전도도를 위한 경로가 존재하며, 에너지 하베스터는 외부 바이어스 전압 없이 전력을 생성하도록 작동 가능하고, 적어도 하나의 전극은 꼬이고(twisted), 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀(yarn)을 포함하는, 기계적 에너지 하베스터
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제1 항에 있어서, 상기 꼬인 얀(yarn)은, 추가적으로 감긴(coiled) 기계적 에너지 하베스터
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제2 항에 있어서, 감긴 스프링 지수(coil spring index)가 0
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제1 항에 있어서, 상기 에너지 하베스터는 인장 변형을 전기 에너지로 직접 변화하도록 작동 되는 기계적 에너지 하베스터
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제1 항에 있어서, 상기 에너지 하베스터는 비틀림 변형을 전기 에너지로 직접 변화하도록 작동 되는 기계적 에너지 하베스터
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6
제1 항에 있어서, 상기 에너지 하베스터는 높은 표면적의 탄소 물질을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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제6 항에 있어서, 상기 높은 표면적의 탄소 물질은, 탄소 나노튜브(nanotube), 탄소 나노혼(nanohorns), 그래핀, 풀러렌(fullerene), 활성 탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 나노섬유(nanofiber) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기계적 에너지 하베스터
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8
제1 항에 있어서, 상기 에너지 하베스터는 20Hz 이상의 속도로 신장될 때 꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀의 킬로그램 당 적어도 20W의 피크 전력을 제공하도록 작동되는 기계적 에너지 하베스터
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9
제1 항에 있어서, 상기 에너지 하베스터는 기계적 사이클 당 꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀의 킬로그램 당 적어도 10J의 전기 에너지를 제공하도록 작동되는 기계적 에너지 하베스터
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10
제1 항에 있어서, 상기 꼬인 얀(yarn)은 콘 스펀(cone spun) 얀, 퍼넬 스펀(funnel spun) 얀, 페르마 스펀 얀(fermat spun) 얀, 및 이중-아르키메디언 스펀(dual-archimedean spun) 얀으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 기계적 에너지 하베스터
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11
제1 항에 있어서, 상기 꼬인 얀(yarn)은, 10 μm 내지 500 μm의 직경을 가지는 기계적 에너지 하베스터
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12
제1 항에 있어서, 상기 꼬인 얀(yarn)은, 100 nm 내지 10 μm의 직경을 갖는 꼬인 싱글-플라이(single-ply) 얀을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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13
제1 항에 있어서, 하나 이상의 전극은 엘라스토머릭(elastomeric) 장벽 물질을 포함하는 오버코트(overcoat)를 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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14
제13 항에 있어서, 상기 엘라스토머릭(elastomeric) 장벽 물질은 폴리 우레탄을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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15
제1 항에 있어서, 상기 전해질은 NaCl을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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16
제1 항에 있어서, 상기 전해질은 염산을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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17
제1 항에 있어서, 상기 전해질은 겔 전해질인 기계적 에너지 하베스터
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18
제1 항에 있어서, 상기 에너지 하베스터는 신장 동안 적어도 50mV의 전압 변화를 발생시키도록 동작되는 기계적 에너지 하베스터
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19
제1 항에 있어서, 상기 꼬인 얀은 엘라스토머릭 지지체 주위에 감긴 기계적 에너지 하베스터
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20
제19 항에 있어서, 상기 엘라스토머릭 지지체 주위에 감긴 상기 꼬인 얀은 나선형 방식으로 감겨서 호모카이랄(homochiral) 감김을 제공하는 기계적 에너지 하베스터
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21
제19 항에 있어서, 상기 엘라스토머릭 지지체 주위에 감낀 상기 꼬인 얀은 나선형 방식으로 감겨서 헤테로카이랄(heterochiral) 감김을 제공하는 기계적 에너지 하베스터
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22
제1 항에 있어서, 상기 하베스터는 직렬, 병렬 또는 이들의 조합으로 전기적으로 연결된 복수의 세그먼트를 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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23
제1 항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 모두 꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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24
제23 항에 있어서, 상기 제1 전극은 신장될 때 전위를 증가시키고, 상기 제2 전극은 신장될 때 전위를 감소시키는 기계적 에너지 하베스터
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25
제24 항에 있어서, 상기 제1 전극은 호모카이랄 감김을 포함하고, 상기 제2 전극은 헤테로카이랄 감김을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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26
제24 항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 호모카이랄 또는 헤테로카이랄 일 수 있으며, 반대 위상으로 기계적으로 변형되는 기계적 에너지 하베스터
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27
제24 항에 있어서, 제1 에너지 하베스터 전극 및 제2 에너지 하베스터 전극은 신축성 코어 주위에 감긴 꼬인 얀을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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28
제1 항에 있어서, 적어도 하나의 에너지 하베스팅 전극은 에너지 하베스터의 임피던스를 낮추는 보조 전도체를 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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29
제1 항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 동일한 얀의 구성 요소인 기계적 에너지 하베스터
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30
제1 항에 있어서, 상기 에너지 하베스터는 직물(textile)을 포함하는 기계적 에너지 하베스터
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31
정렬된 탄소나노튜브의 시트를 고강도 탄소나노튜브 얀으로 스피닝(spinning)하는 단계;꼬인 얀을 생성하기 위해 인장력을 받는 고강도 탄소나노튜브 얀에 꼬임을 삽입하는 단계; 꼬인 탄소나노튜브 얀을 포함하는 전극을 형성하는 단계; 및상기 전극을 전해질에 침지시키는 단계를 포함하는 에너지 하베스터의 제조방법
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32
제31 항에 있어서, 감김이 자발적으로 형성될 때까지 추가적인 꼬임을 삽입하는 단계를 더 포함하는 에너지 하베스터의 제조방법
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33
제31 항에 있어서, 높은 표면적 탄소 물질을 꼬인 탄소나노튜브 얀 전극에 첨가하는 단계를 더 포함하는 에너지 하베스터의 제조방법
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34
제33 항에 있어서, 상기 높은 표면적의 탄소 물질은, 탄소 나노튜브(nanotube), 탄소 나노혼(nanohorns), 그래핀, 풀러렌(fullerene), 활성 탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 나노섬유(nanofiber) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 에너지 하베스터의 제조방법
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35
제31 항에 있어서, 상기 전극은 외부 바이어스 전압을 요구하지 않고 탄소나노튜브 얀의 킬로그램 당 10W 이상의 평균 전력을 생성하도록 작동되는 에너지 하베스터의 제조방법
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제31 항에 있어서, 상기 꼬인 탄소나노튜브 얀의 인장 또는 비틀림 진동은 전기 에너지로 직접 변환되는 에너지 하베스터의 제조방법
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37
제31 항에 있어서,상기 에너지 하베스터는 20Hz 초과의 속도로 사이클링 될 때 탄소나노튜브 얀의 킬로그램 당 적어도 20W의 피크 전력을 제공하도록 작동되는 에너지 하베스터의 제조방법
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38
제31 항에 있어서,상기 에너지 하베스터는 기계적 사이클 당 탄소나노튜브 얀의 킬로그램 당 적어도 10J의 전기 에너지를 제공하도록 작동되는 에너지 하베스터의 제조방법
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39
제31 항에 있어서,스피닝(spinning) 단계는, 콘(cone) 스피닝, 퍼넬(funnel) 스피닝, 페르마(fermat) 스피닝, 토우(tow) 스피닝, 및 이중-아르키메디언(dual-archimedean) 스피닝으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 에너지 하베스터의 제조방법
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제39 항에 있어서,스피닝 단계는 콘(cone) 스피닝인 에너지 하베스터의 제조방법
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제39 항에 있어서,상기 꼬인 탄소나노튜브 얀은 10 μm 내지 500 μm의 직경을 가지는 에너지 하베스터의 제조방법
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42
제31 항에 있어서,상기 꼬인 탄소나노튜브 얀은 100 nm 내지 10 μm의 직경을 가지는 에너지 하베스터의 제조방법
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43
제31 항에 있어서,상기 전극은 엘라스토머릭(elastomeric) 장벽 물질을 포함하는 오버코트(overcoat)를 포함하는 에너지 하베스터의 제조방법
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44
제43 항에 있어서,상기 엘라스토머릭(elastomeric) 장벽 물질은 폴리 우레탄을 포함하는 에너지 하베스터의 제조방법
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45
제31 항에 있어서,상기 전해질은 NaCl을 포함하는 에너지 하베스터의 제조방법
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46
제31 항에 있어서,상기 전해질은 염산을 포함하는 에너지 하베스터의 제조방법
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47
꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀을 포함하고, 전해질에 침지되는 전극을 포함하는 트위스트론 기계적 에너지 하베스터를 선택하는 단계; 및기계적 에너지를 인가하여 기계적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하기 위해 인장, 비틀림 또는 이들의 조합에 의해 얀을 변형시키는 단계를 포함하는 방법
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48
제47 항에 있어서,최소로 인가되는 스트레인(strain)은 얀 스날링(snarling)이 발생하는 것을 방지하기 위해 선택되는 방법
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제47 항에 있어서,꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀은 추가로 감기는 방법
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제50 항에 있어서,상기 얀은 높은 표면적의 탄소 물질을 포함하는 방법
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제50 항에 있어서,상기 높은 표면적의 탄소 물질은, 탄소 나노튜브(nanotube), 탄소 나노혼(nanohorns), 그래핀, 풀러렌(fullerene), 활성 탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 나노섬유(nanofiber) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법
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52
제47 항에 있어서,상기 전극은 외부 바이어스를 필요로 하지 않고 꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀의 킬로그램 당 1W 이상의 평균 전력을 생성하는 방법
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53
제47 항에 있어서,트위스트론 기계적 에너지 하베스터는 20Hz 초과의 속도로 신장될 때 꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀의 킬로그램당 적어도 20W의 피크 전력을 제공하는 방법
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제47 항에 있어서,트위스트론 기계적 에너지 하베스터는 기계적 사이클 당 꼬이고 높은 전기화학적 표면적을 갖는 전도성 얀의 킬로그램 당 적어도 1J의 전기 에너지를 제공하는 방법
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제47 항에 있어서,상기 꼬인 얀은 콘 스펀(cone spun) 얀, 퍼넬 스펀(funnel spun) 얀, 페르마 스펀 얀(fermat spun) 얀, 및 이중-아르키메디언 스펀(dual-archimedean spun) 얀으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 방법
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56
제47 항에 있어서,상기 꼬인 얀은 콘 스펀(cone spun) 얀인 방법
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제47 항에 있어서,상기 꼬인 싱글(single) 얀은 10 μm 내지 500 μm의 직경을 가지는 방법
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58
제47 항에 있어서,상기 꼬인 싱글(single) 얀은 100 nm 내지 10 μm의 직경을 가지는 방법
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59
제47 항에 있어서,상기 전극은 엘라스토머릭(elastomeric) 장벽 물질을 포함하는 오버코트(overcoat)를 포함하는 방법
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60
제59 항에 있어서,상기 전극은 엘라스토머릭(elastomeric) 장벽 물질을 포함하는 오버코트(overcoat)를 포함하는 방법
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제47 항에 있어서,상기 전해질은 NaCl을 포함하는 방법
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62
제47 항에 있어서,상기 꼬인 얀은 신축성 코어 주위에 감기는 방법
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63
제62 항에 있어서,꼬임 방향과 감김 방향은 같은 카이랄리티(chirality)를 가지는 방법
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64
제62 항에 있어서,꼬임 방향과 감김 방향은 반대 카이랄리티(chirality)를 가지는 방법
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65
제47 항에 있어서,상기 전해질은 염산을 포함하는 방법
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66
제47 항에 있어서,기계적 에너지는 인체에 의해 공급되는 방법
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제47 항에 있어서,기계적 에너지는 진동원에 의해 공급되는 방법
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68
제67 항에 있어서,상기 진동원은 파도인 방법
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제67 항에 있어서,상기 진동원은 하나 이상의 워터휠(water wheel)을 포함하는 방법
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70
제47 항에 있어서,센서 노드, 센서, 액츄에이터, 송신기(transmitter), 웨어러블 전자기기, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 장치에 전력을 공급하기 위해 생성된 전기 에너지를 이용하는 단계를 더 포함하는 방법
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제47 항에 있어서,상기 에너지 하베스터는 직물(textile)에 통합되는 방법
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삽입된 꼬임 레벨이 변경될 때 전기화학적 커패시턴스의 가역적 변화를 야기하도록 작동되고, 전기 에너지와 같은 비틀림 기계적 에너지의 하베스팅이 가능한, 전해질 함유 전기 전도성 얀 전극;상대전극; 및상기 전기 전도성 전극 및 상기 상대 전극을 이온적으로 연결하는 전해질을 더 포함하는 전기화학적 기계적 에너지 하베스터
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제72 항에 있어서,상기 전기화학적 기계적 에너지 하베스터는 삽입된 꼬임 레벨이 변경될 때 적어도 20mV의 개방 회로 전압의 가역적 변화를 야기하도록 작동되는 전기화학적 기계적 에너지 하베스터
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제72 항에 있어서,전기 전도성 얀 전극은 삽입 된 꼬임의 레벨이 변경될 때 적어도 5%의 전기화학적 커패시턴스의 가역적 변화를 야기하도록 작동되는 전기화학적 기계적 에너지 하베스터
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제72 항에 있어서,전기 전도성 얀 전극은 전기화학적 활성 물질 1g 당 0
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신장, 꼬임 또는 이들의 조합일 때 커패시턴스에서 가역적 변화를 유발하여, 인장 기계적 에너지, 비틀림 기계적 에너지 또는 인장 및 비틀림 기계적 에너지의 조합을 전기에너지로서 하베스팅을 가능하게 하는 전해질 함유 감긴 전기 전도성 얀 전극;상대 전극; 및상기 전기 전도성 전극 및 상기 상대 전극을 이온적으로 연결하는 전해질을 포함하는 전기화학적 기계적 에너지 하베스터
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77
제76 항에 있어서,상기 전기화학적 기계적 에너지 하베스터는 삽입된 꼬임 레벨이 변경될 때 적어도 20mV의 개방 회로 전압의 가역적 변화를 야기하도록 작동되는 전기화학적 기계적 에너지 하베스터
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78
제76 항에 있어서,상기 전기 전도성 얀 전극은 삽입된 꼬임의 레벨이 변경될 때 적어도 5%의 전기화학적 커패시턴스의 가역적 변화를 야기하도록 작동되는 전기화학적 기계적 에너지 하베스터
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79
제76 항에 있어서,상기 전기 전도성 얀 전극은 전기화학적 활성 물질 1g 당 0
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80
트위스트론 섬유 하베스터인 전기화학적 기계적 에너지 하베스터; 및신축성 섬유 슈퍼커패시터를 포함하는 착용가능한 자체 생성 및 저장 패킹
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제80 항에 있어서,트위스트론 섬유 하베스터는,신축성 있는 제1 섬유,제1 섬유 주위에 감싸진 호모카이랄(homochiral) CNT 얀,제1 섬유 주위에 감싸지 헤테로카이랄(heterochiral) CNT 얀, 호모카이랄 CNT 얀 및 헤테로카이랄 CNT 얀으로 감싸진 상기 제1 섬유 주위의 제1 고체 전해질, 및신축성 있고, 호모카이랄(homochiral) CNT 얀 및 헤테로카이랄(heterochiral) CNT 얀으로 감싸진 상기 제1 섬유 주위의 상기 제1 고체 전해질에 대한 제1 튜브를 포함하고, 신축성 섬유 슈퍼커패시터는,신축성 있는 제2 섬유, 제2 섬유 주위에 감기고 실질적으로 꼬이지 않은 제1 CNT 얀을 포함하는 양극, 제2 섬유 주위에 감기고 실질적으로 꼬이지 않은 제2 CNT 얀을 포함하는 음극,양극 및 음극으로 싸여진 상기 제2 섬유 주위의 제2 고체 전해질, 및신축성 있고, 양극 및 음극으로 싸여진 상기 제2 섬유 주위의 제2 고체 전해질에 대한 제2 튜브를 포함하는 착용가능한 자체 생성 및 저장 패킹
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제81 항에 있어서,상기 제1 섬유, 제2 섬유, 제1 튜브, 및 제2 튜브는 각각 고무를 포함하는 착용가능한 자체 생성 및 저장 패킹
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83
제81 항에 있어서,복수의 트위스트론 섬유 하베스터 및 복수의 신축성 섬유 슈퍼커패시터(SFSC)를 포함하는 착용가능한 자체 생성 및 저장 패킹
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