Sztuka nauk o życiu

Elastyczne baterie zasilające przyszłość technologii noszalnych

Elastyczne baterie do gadżetów noszalnych

Świat technologii rozwija się w szybkim tempie, a gadżety noszalne stają się coraz bardziej popularne. Od smartwatchy po urządzenia do śledzenia kondycji fizycznej, urządzenia te oferują szereg funkcji, które sprawiają, że nasze życie jest łatwiejsze i wygodniejsze. Jednak jednym z największych wyzwań stojących przed technologią noszalną jest trwałość. Tradycyjne baterie nie są zaprojektowane tak, aby wytrzymać trudy codziennego użytkowania, co może prowadzić do przedwczesnej awarii.

Elastyczna elektronika dla technologii noszalnej

Naukowcy pracują nad opracowaniem nowych typów baterii, które są bardziej elastyczne i trwałe oraz lepiej spełniają wymagania urządzeń noszalnych. Jednym z obiecujących podejść jest stosowanie materiałów rozciągliwych w konstrukcji baterii. Elastyczne baterie można rozciągać i wyginać bez utraty zdolności do przechowywania i dostarczania energii, dzięki czemu idealnie nadają się do stosowania w urządzeniach noszalnych, które są narażone na zginanie, skręcanie i inne rodzaje deformacji.

Trwałe i wydajne baterie do urządzeń noszalnych

W czasopiśmie „Nature Communications” ogłoszono niedawno przełom w technologii elastycznych baterii. Naukowcy z University of Illinois, Northwestern University i innych instytucji opracowali cienką, elastyczną baterię, którą można rozciągnąć do 300% jej oryginalnego rozmiaru i nadal będzie ona dostarczać energię. Bateria wykonana jest z rozciągliwego podłoża polimerowego zadrukowanego małymi bateriami litowo-jonowymi i połączonego długimi przewodami w kształcie litery S. Gdy polimer jest rozciągany, przewody działają jak sprężyny, rozciągając się, aby pokryć większą odległość, aż staną się całkowicie napięte.

Baterie litowo-jonowe dla elastycznej elektroniki

Baterie litowo-jonowe są obecnie najczęstszym rodzajem baterii stosowanych w urządzeniach elektronicznych i oferują szereg zalet w porównaniu z innymi rodzajami baterii. Są lekkie, mają wysoką gęstość energii i można je wielokrotnie ładować. Jednak tradycyjne baterie litowo-jonowe nie są zbyt elastyczne, co czyni je nieodpowiednimi do zastosowania w rozciągliwych urządzeniach.

Elastyczna bateria opracowana przez naukowców z University of Illinois i Northwestern University wykorzystuje nową konstrukcję, która pozwala baterii rozciągać się i wyginać bez uszkadzania ogniw litowo-jonowych. Bateria wykonana jest z cienkiego, elastycznego podłoża polimerowego zadrukowanego małymi bateriami litowo-jonowymi i połączonego długimi przewodami w kształcie litery S. Gdy polimer jest rozciągany, przewody działają jak sprężyny, rozciągając się, aby pokryć większą odległość, aż staną się całkowicie napięte.

Elastyczny polimer do przechowywania baterii

Elastyczne podłoże polimerowe zastosowane w baterii wykonane jest z materiału zwanego poliimidem. Poliimid to wysokowydajny polimer znany ze swojej wytrzymałości, elastyczności i odporności na ciepło i chemikalia. Jest powszechnie stosowany w różnych zastosowaniach, w tym w elastycznej elektronice, przemyśle lotniczym i urządzeniach medycznych.

Przewody w kształcie litery S do elastycznej konstrukcji baterii

Przewody w kształcie litery S stosowane w baterii wykonane są ze stopu metali zwanego Nitinol. Nitinol to stop z pamięcią kształtu, co oznacza, że potrafi zapamiętać swój pierwotny kształt i powrócić do niego po odkształceniu. Ta właściwość sprawia, że Nitinol idealnie nadaje się do stosowania w rozciągliwych urządzeniach, ponieważ pozwala przewodom rozciągać się i wyginać bez utraty zdolności do przewodzenia prądu elektrycznego.

Bezprzewodowe ładowanie dla elastycznych baterii

Oprócz tego, że bateria opracowana przez naukowców z University of Illinois i Northwestern University jest elastyczna i trwała, można ją również ładować bezprzewodowo. Jest to duża zaleta w przypadku urządzeń noszalnych, ponieważ eliminuje potrzebę stosowania dużych kabli ładujących i złączy. Baterię można ładować bezprzewodowo za pomocą cewek indukcyjnych, które po prostu stykają się z baterią.

Cewki indukcyjne do ładowania baterii urządzeń noszalnych

Cewki indukcyjne to rodzaj transformatora, który może bezprzewodowo przesyłać energię na niewielkie odległości. Są powszechnie stosowane w różnych zastosowaniach, w tym w ładowaniu bezprzewodowym, tagach RFID i wykrywaczach metali. W elastycznej baterii cewki indukcyjne służą do przesyłania energii ze źródła zasilania do baterii.

Zastosowania elastycznych baterii w urządzeniach noszalnych

Elastyczna bateria opracowana przez naukowców z University of Illinois i Northwestern University ma szeroki zakres potencjalnych zastosowań w urządzeniach noszalnych. Może być używany do zasilania wszystkiego, od elastycznych smartfonów po implanty biologiczne, takie jak rozruszniki serca.

Potencjalne zastosowania elastycznych baterii w zdrowiu i dobrej kondycji

Jednym z najbardziej obiecujących zastosowań elastycznych baterii jest dziedzina zdrowia i dobrej kondycji. Elastyczne baterie mogłyby być używane do zasilania urządzeń noszalnych, które monitorują funkcje życiowe, śledzą aktywność fizyczną i zapewniają leczenie medyczne. Na przykład elastyczne baterie mogłyby być używane do zasilania urządzeń wszczepialnych, które podają leki lub stymulują nerwy.

Wniosek

Opracowanie elastycznych baterii to przełom w dziedzinie technologii noszalnej. Elastyczne baterie oferują szereg zalet w porównaniu z tradycyjnymi bateriami, w tym elastyczność, trwałość i możliwość ładowania bezprzewodowego. W rezultacie elastyczne baterie mają potencjał, aby zrewolucjonizować sposób, w jaki używamy urządzeń noszalnych, i otworzyć nowe możliwości zastosowań w zakresie zdrowia i dobrej kondycji.