Επιστήμονες ανέπτυξαν μια μπαταρία που μπορεί να τεντώνεται και να κάμπτεται χωρίς να χάνει την ισχύ της. Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει το δρόμο για wearable τεχνολογία όπως αναλύει η Lisa D. Sparks, έξυπνες ιατρικές συσκευές και ρομπότ με ανθρώπινες κινήσεις.
«Η υφή της είναι κάπως σαν οδοντόκρεμα», δήλωσε ο Aiman Rahmanudin, αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Linköping στη Σουηδία. «Το υλικό μπορεί, για παράδειγμα, να χρησιμοποιηθεί σε έναν 3D εκτυπωτή για να διαμορφωθεί η μπαταρία όπως επιθυμείτε. Αυτό ανοίγει τον δρόμο για έναν νέο τύπο τεχνολογίας».
Πώς λειτουργεί η νέα αυτή μπαταρία
Οι παραδοσιακές μπαταρίες αντιμετωπίζουν περιορισμούς μεταξύ μεγέθους, ευκαμψίας και ισχύος. Οι επιστήμονες στο Εργαστήριο Οργανικής Ηλεκτρονικής του Πανεπιστημίου Linköping κατάφεραν να λύσουν αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας υλικά που μπορούν να συγκρατούν και να μεταφέρουν θετικά και αρνητικά φορτία. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στις 11 Απριλίου στο περιοδικό Science Advances.
Χωρητικότητα και μέγεθος χωρίς συμβιβασμούς
Για να επιτύχουν αυτόν τον σχεδιασμό, οι ερευνητές επανασχεδίασαν τα ενεργά συστατικά και τις συνδέσεις της μπαταρίας. Τα καθοδικά (θετικά φορτία) και ανοδικά (αρνητικά φορτία) συστατικά αποτελούνται από τροποποιημένη λιγνίνη, ένα οργανικό υλικό. Οι συνδέσεις της μπαταρίας παραμένουν μεταλλικές αλλά είναι κατασκευασμένες από νανογραφίτη και ασημένια νανοσύρματα, αρκετά μικρά ώστε να διατηρούν την ευκαμψία.
Δυνατότητες για wearable και ιατρικές συσκευές
Η εφεύρεση αυτή προσφέρει δυνατότητες για συσκευές όπως αντλίες ινσουλίνης, βηματοδότες και ακουστικά βαρηκοΐας. Επίσης, μπορεί να ενσωματωθεί σε e-textiles, δηλαδή ρούχα με ενσωματωμένα ηλεκτρονικά, καθώς και σε μαλακά ρομπότ που χρειάζονται ευελιξία στις κινήσεις τους.
«Η μελέτη από το Πανεπιστήμιο Linköping δείχνει μια επαναστατική προσέγγιση στον σχεδιασμό μπαταριών», σχολίασε η Pragathi Darapaneni, μηχανικός ανάπτυξης προϊόντων στη Schaeffler Asia.
«Χρησιμοποιώντας ρευστά ηλεκτρόδια, οι ερευνητές δημιούργησαν μια μπαταρία που διατηρεί τη λειτουργικότητά της ενώ είναι παραμορφώσιμη. Αυτό θα μπορούσε να φέρει σημαντικές εξελίξεις στη σχεδίαση wearable και εμφυτεύσιμων συσκευών».
Προκλήσεις και μελλοντικές εξελίξεις
Οι ερευνητές βασίστηκαν σε αγώγιμα πλαστικά (συζευγμένα πολυμερή) και λιγνίνη, ένα υποπροϊόν της παραγωγής χαρτιού, για τη δημιουργία της μπαταρίας. Μπορεί να επαναφορτιστεί και να αποφορτιστεί πάνω από 500 φορές χωρίς να χάνει την απόδοσή της. Επίσης, μπορεί να τεντωθεί στο διπλάσιο μήκος της και να συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά.
Παρά τις επιτυχίες της, η μπαταρία λειτουργεί σήμερα στα 0.9 βολτ, ενώ οι περισσότερες μπαταρίες φορτίζουν τουλάχιστον στα 1.5 βολτ. Οι επιστήμονες αναζητούν χημικές ενώσεις για να επεκτείνουν τις δυνατότητες τάσης.
«Παρόλο που είναι πολλά υποσχόμενη, οι ρευστές μπαταρίες πρέπει να αξιολογηθούν για πιθανούς κινδύνους, διασφαλίζοντας ότι τα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι μη τοξικά και ασφαλή για παρατεταμένη επαφή με το ανθρώπινο δέρμα», σημείωσε η Darapaneni.
Η νέα αυτή μπαταρία θα μπορούσε να αποτελέσει το θεμέλιο για ένα νέο είδος φορητής και εμφυτεύσιμης τεχνολογίας, φέρνοντας επανάσταση στις ιατρικές συσκευές και τα wearable gadgets.
