Ελαστικές μπαταρίες: Ενίσχυση του μέλλοντος της φορητής τεχνολογίας
Ελαστικές μπαταρίες για φορητές συσκευές
Ο κόσμος της τεχνολογίας εξελίσσεται γρήγορα και οι φορητές συσκευές γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς. Από έξυπνα ρολόγια έως ιχνηλάτες φυσικής κατάστασης, αυτές οι συσκευές προσφέρουν μια σειρά από χαρακτηριστικά και λειτουργίες που κάνουν τη ζωή μας ευκολότερη και πιο βολική. Ωστόσο, μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζει η φορητή τεχνολογία είναι η ανθεκτικότητα. Οι παραδοσιακές μπαταρίες δεν είναι σχεδιασμένες να αντέχουν στις αυστηρότητες της καθημερινής φθοράς, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε πρόωρη αστοχία.
Ευέλικτα ηλεκτρονικά είδη για φορητή τεχνολογία
Οι ερευνητές εργάζονται για την ανάπτυξη νέων τύπων μπαταριών που είναι πιο ευέλικτες και ανθεκτικές και μπορούν να ανταποκριθούν καλύτερα στις απαιτήσεις των φορητών συσκευών. Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση είναι η χρήση ελαστικών υλικών στο σχεδιασμό των μπαταριών. Οι ελαστικές μπαταρίες μπορούν να τεντωθούν και να στρεβλωθούν χωρίς να χάσουν την ικανότητά τους να αποθηκεύουν και να παρέχουν ενέργεια, καθιστώντας τις ιδανικές για χρήση σε φορητές συσκευές που υπόκεινται σε κάμψη, συστροφή και άλλους τύπους παραμόρφωσης.
Ανθεκτικές και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για φορητές συσκευές
Μια πρόσφατη καινοτομία στην τεχνολογία των ελαστικών μπαταριών ανακοινώθηκε στο περιοδικό Nature Communications. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, το Πανεπιστήμιο Northwestern και άλλα ιδρύματα ανέπτυξαν μια λεπτή, εύκαμπτη μπαταρία που μπορεί να τεντωθεί έως και 300% του αρχικού της μεγέθους και να παρέχει ενέργεια. Η μπαταρία είναι κατασκευασμένη από ένα ελαστικό υπόστρωμα πολυμερούς που είναι τυπωμένο με μικρές μπαταρίες ιόντων λιθίου και συνδεδεμένο με μακριά, καλώδια σε σχήμα S. Όταν το πολυμερές τεντώνεται, τα καλώδια λειτουργούν σαν ελατήρια, τεντώνοντας έξω για να καλύψουν μεγαλύτερη απόσταση έως ότου γίνουν εντελώς σφιχτά.
Μπαταρίες ιόντων λιθίου για ελαστικά ηλεκτρονικά είδη
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ο πιο κοινός τύπος μπαταρίας που χρησιμοποιείται σήμερα στα ηλεκτρονικά είδη και προσφέρουν μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σύγκριση με άλλους τύπους μπαταριών. Είναι ελαφριές, έχουν υψηλή πυκνότητα ενέργειας και μπορούν να επαναφορτιστούν πολλές φορές. Ωστόσο, οι παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν είναι πολύ εύκαμπτες, γεγονός που τις καθιστά ακατάλληλες για χρήση σε ελαστικές συσκευές.
Η ελαστική μπαταρία που ανέπτυξαν οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις και στο Πανεπιστήμιο Northwestern χρησιμοποιεί ένα νέο σχέδιο που επιτρέπει στην μπαταρία να τεντώνεται και να στρεβλώνεται χωρίς να καταστρέφονται τα κελιά ιόντων λιθίου. Η μπαταρία είναι κατασκευασμένη από ένα λεπτό, εύκαμπτο υπόστρωμα πολυμερούς που είναι τυπωμένο με μικρές μπαταρίες ιόντων λιθίου και συνδεδεμένο με μακριά, καλώδια σε σχήμα S. Όταν το πολυμερές τεντώνεται, τα καλώδια λειτουργούν σαν ελατήρια, τεντώνοντας έξω για να καλύψουν μεγαλύτερη απόσταση έως ότου γίνουν εντελώς σφιχτά.
Ελαστικό πολυμερές για αποθήκευση μπαταριών
Το ελαστικό υπόστρωμα πολυμερούς που χρησιμοποιείται στην μπαταρία είναι κατασκευασμένο από ένα υλικό που ονομάζεται πολυιμίδιο. Το πολυιμίδιο είναι ένα πολυμερές υψηλής απόδοσης, γνωστό για την αντοχή, την ευελιξία και την αντοχή του στη θερμότητα και τις χημικές ουσίες. Χρησιμοποιείται συνήθως σε διάφορες εφαρμογές, όπως τα εύκαμπτα ηλεκτρονικά είδη, η αεροδιαστημική και οι ιατρικές συσκευές.
Καλώδια σε σχήμα S για ελαστικό σχεδιασμό μπαταριών
Τα καλώδια σε σχήμα S που χρησιμοποιούνται στην μπαταρία είναι κατασκευασμένα από ένα κράμα μετάλλου που ονομάζεται νιτινόλη. Η νιτινόλη είναι ένα κράμα μνήμης σχήματος, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να θυμάται το αρχικό της σχήμα και να επιστρέφει σε αυτό αφού παραμορφωθεί. Αυτή η ιδιότητα καθιστά τη νιτινόλη ιδανική για χρήση σε ελαστικές συσκευές, καθώς επιτρέπει στα καλώδια να τεντώνονται και να στρεβλώνονται χωρίς να χάνουν την ικανότητά τους να μεταφέρουν ηλεκτρισμό.
Ασύρματη φόρτιση για ελαστικές μπαταρίες
Εκτός από το ότι είναι ελαστική και ανθεκτική, η μπαταρία που ανέπτυξαν οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις και στο Πανεπιστήμιο Northwestern μπορεί επίσης να φορτιστεί ασύρματα. Αυτό είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα για τις φορητές συσκευές, καθώς εξαλείφει την ανάγκη για ογκώδη καλώδια φόρτισης και συνδετήρες. Η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί ασύρματα χρησιμοποιώντας επαγωγικούς πηνίους, οι οποίοι απλά τοποθετούνται σε επαφή με την μπαταρία.
Επαγωγικοί πηνίοι για φόρτιση φορητών μπαταριών
Οι επαγωγικοί πηνίοι είναι ένας τύπος μετασχηματιστή που μπορεί να μεταδώσει ενέργεια ασύρματα σε μικρές αποστάσεις. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε διάφορες εφαρμογές, όπως η ασύρματη φόρτιση, οι ετικέτες RFID και οι ανιχνευτές μετάλλων. Στην ελαστική μπαταρία, οι επαγωγικοί πηνίοι χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά ενέργειας από μια πηγή ισχύος στην μπαταρία.
Εφαρμογές ελαστικών μπαταριών σε φορητές συσκευές
Η ελαστική μπαταρία που ανέπτυξαν οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις και στο Πανεπιστήμιο Northwestern έχει μια ευρεία γκάμα πιθανών εφαρμογών σε φορητές συσκευές. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία όλων, από εύκαμπτα ρολόγια smartphone έως βιολογικά εμφυτεύματα όπως βηματοδότες.
Δυνητικές χρήσεις ελαστικών μπαταριών στην υγεία και την ευεξία
Μία από τις πιο πολλά υποσχόμενες εφαρμογές για τις ελαστικές μπαταρίες είναι στον τομέα της υγείας και της ευεξίας. Οι ελαστικές μπαταρίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία φορητών συσκευών που παρακολουθούν ζωτικά σημεία, παρακολουθούν τη φυσική δραστηριότητα και παρέχουν ιατρική περίθ
