伸縮性バッテリー：ウェアラブルテクノロジーの未来を強化する
ウェアラブルガジェット向けの伸縮性バッテリー
テクノロジーの世界は急速に進化しており、ウェアラブルガジェットはますます人気が高まっています。スマートウォッチからフィットネストラッカーまで、これらのデバイスは、私たちの人生をより簡単で便利にするさまざまな機能を提供しています。しかし、ウェアラブルテクノロジーが直面する最大の課題の1つは、耐久性です。従来のバッテリーは、毎日の摩耗や損傷に耐えられるように設計されておらず、早めの故障につながる可能性があります。
ウェアラブルテクノロジー向けのフレキシブルエレクトロニクス
研究者たちは、ウェアラブルデバイスの要求にさらに適合し、より柔軟で耐久性のある新しいタイプのバッテリーの開発に取り組んでいます。有望なアプローチの1つは、バッテリーの設計に伸縮性のある材料を使用することです。伸縮性バッテリーは、曲げたりねじったりしても、電力の貯蔵や供給能力が低下することなく伸ばすことができます。そのため、曲げたり、ねじったり、その他の種類の変形を受けるウェアラブルデバイスに最適です。
ウェアラブルデバイス向けの耐久性のある充電式バッテリー
伸縮性バッテリー技術の最近のブレークスルーが、Nature Communications誌に発表されました。イリノイ大学、ノースウェスタン大学、その他の機関の研究者たちは、元のサイズの300％まで伸ばすことができ、それでも電力を供給できる、薄くて柔軟なバッテリーを開発しました。このバッテリーは、小さなリチウムイオンバッテリーがプリントされ、長いS字型のワイヤーで接続された、伸縮性のあるポリマー基板でできています。ポリマーが引き伸ばされると、ワイヤーはバネのように機能し、完全に張るまで距離を伸ばして覆います。
伸縮性のある電子機器向けのリチウムイオンバッテリー
リチウムイオンバッテリーは、現在、電子機器で最も一般的に使用されているタイプのバッテリーであり、他のタイプのバッテリーに対して多くの利点があります。軽量で、エネルギー密度が高く、何度も充電できます。しかし、従来のリチウムイオンバッテリーは柔軟性が低いため、伸縮性のあるデバイスには適していません。
イリノイ大学とノースウェスタン大学の研究者によって開発された伸縮性バッテリーは、バッテリーがリチウムイオンセルを損傷することなく伸ばしたりねじったりできる新しい設計を使用しています。このバッテリーは、小さなリチウムイオンバッテリーがプリントされ、長いS字型のワイヤーで接続された、伸縮性のあるポリマー基板でできています。ポリマーが引き伸ばされると、ワイヤーはバネのように機能し、完全に張るまで距離を伸ばして覆います。
バッテリーの貯蔵のための伸縮性ポリマー
バッテリーに使用されている伸縮性ポリマー基板は、ポリエチレンイミンという材料でできています。ポリエチレンイミンは、強度、柔軟性、耐熱性、耐薬品性に優れた高性能ポリマーです。柔軟性のある電子機器、航空宇宙、医療機器など、さまざまな用途に一般的に使用されています。
伸縮性バッテリー設計のためのS字型のワイヤー
バッテリーに使用されるS字型のワイヤーは、ニチノールという金属合金でできています。ニチノールは形状記憶合金であり、元の形状を記憶し、変形後も元の形状に戻ることができることを意味します。この特性により、ニチノールは伸縮性デバイスに最適になります。ワイヤーは、電流を伝導する能力が低下することなく伸ばしたりねじったりできるからです。
伸縮性バッテリー用のワイヤレス充電
イリノイ大学とノースウェスタン大学の研究者が開発したバッテリーは、伸縮性があり、耐久性があるだけでなく、ワイヤレスで充電することもできます。これはウェアラブルデバイスにとって大きな利点であり、かさばる充電ケーブルやコネクターの必要性をなくすことができます。このバッテリーは、バッテリーと接触させるだけでワイヤレスで充電できる誘導コイルを使用して充電できます。
ウェアラブルバッテリー充電用の誘導コイル
誘導コイルは、短距離で電力をワイヤレスで伝達できる一種のトランスです。これらは、ワイヤレス充電、RFIDタグ、金属探知機など、さまざまな用途に一般的に使用されています。伸縮性バッテリーでは、誘導コイルは電源からバッテリーにエネルギーを伝達するために使用されます。
ウェアラブルデバイスでの伸縮性バッテリーの用途
イリノイ大学とノースウェスタン大学の研究者によって開発された伸縮性バッテリーは、ウェアラブルデバイスで幅広い用途があります。折りたたみ式のスマートフォンウォッチから、ペースメーカーなどの生体インプラントまで、あらゆるものに電力を供給するために使用できます。
健康とウェルネスにおける伸縮性バッテリーの潜在的な用途
伸縮性バッテリーの最も有望な用途の1つは、健康とウェルネスの分野です。伸縮性バッテリーは、バイタルサインを監視し、フィットネスアクティビティを追跡し、医療を提供するウェアラブルデバイスに電力を供給するために使用できます。たとえば、伸縮性バッテリーは、薬物を投与したり、神経を刺激したりする埋め込み型デバイスに電力を供給するために使用できます。
結論
伸縮性バッテリーの開発は、ウェアラブルテクノロジーの分野における大きなブレークスルーです。伸縮性バッテリーは、従来のバッテリーに対して柔軟性、耐久性、ワイヤレス充電機能など、多くの利点があります。その結果、伸縮性バッテリーは、ウェアラブルデバイスを使用する方法に革命を起こし、健康とウェルネスの用途に新しい可能性を開く可能性を秘めています。
