Arta Științelor Vieții

Baterii extensibile: Alimentarea viitorului tehnologiei purtabile

Baterii extensibile pentru gadgeturi purtabile

Lumea tehnologiei evoluează rapid, iar gadgeturile purtabile devin din ce în ce mai populare. De la ceasuri inteligente la trackere de fitness, aceste dispozitive oferă o gamă de funcționalități care ne fac viața mai ușoară și mai convenabilă. Cu toate acestea, una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă tehnologia purtabilă este durabilitatea. Bateriile tradiționale nu sunt concepute să reziste la rigorile uzurii zilnice, ceea ce poate duce la defectarea prematură.

Electronică flexibilă pentru tehnologia purtabilă

Cercetătorii lucrează la dezvoltarea de noi tipuri de baterii care sunt mai flexibile și mai durabile și care pot satisface mai bine cerințele dispozitivelor purtabile. O abordare promițătoare este utilizarea materialelor extensibile în proiectarea bateriilor. Bateriile extensibile pot fi întinse și contorsionate fără a-și pierde capacitatea de a stoca și furniza energie, ceea ce le face ideale pentru utilizarea în dispozitive purtabile care sunt supuse îndoirii, răsucirii și altor tipuri de deformare.

Baterii durabile și reîncărcabile pentru dispozitive purtabile

Un progres recent în tehnologia bateriilor extensibile a fost anunțat în revista Nature Communications. Cercetători de la Universitatea din Illinois, Universitatea Northwestern și alții au dezvoltat o baterie subțire și flexibilă care poate fi întinsă până la 300% din dimensiunea sa originală și totuși poate furniza energie. Bateria este realizată dintr-un substrat de polimer extensibil imprimat cu baterii mici litiu-ion și conectat prin fire lungi în formă de S. Când polimerul este întins, firele acționează ca arcuri, întinzându-se pentru a acoperi o distanță mai mare până când devin complet întinse.

Baterii litiu-ion pentru electronice extensibile

Bateriile litiu-ion sunt cel mai frecvent tip de baterie utilizat în electronică astăzi și oferă o serie de avantaje față de alte tipuri de baterii. Sunt ușoare, au o densitate mare de energie și pot fi reîncărcate de mai multe ori. Cu toate acestea, bateriile tradiționale litiu-ion nu sunt foarte flexibile, ceea ce le face nepotrivite pentru utilizarea în dispozitive extensibile.

Bateria extensibilă dezvoltată de cercetătorii de la Universitatea din Illinois și Universitatea Northwestern utilizează un design nou care permite bateriei să se întindă și să se contorsioneze fără a deteriora celulele litiu-ion. Bateria este realizată dintr-un substrat de polimer extensibil imprimat cu baterii mici litiu-ion și conectat prin fire lungi în formă de S. Când polimerul este întins, firele acționează ca arcuri, întinzându-se pentru a acoperi o distanță mai mare până când devin complet întinse.

Polimer extensibil pentru stocarea bateriei

Substratul de polimer extensibil utilizat în baterie este realizat dintr-un material numit poliimidă. Poliimida este un polimer de înaltă performanță, cunoscut pentru rezistența, flexibilitatea și rezistența sa la căldură și substanțe chimice. Este utilizat în mod obișnuit într-o varietate de aplicații, inclusiv electronice flexibile, aerospațiale și dispozitive medicale.

Fire în formă de S pentru proiectarea bateriilor extensibile

Firele în formă de S utilizate în baterie sunt realizate dintr-un aliaj metalic numit Nitinol. Nitinolul este un aliaj cu memorie de formă, ceea ce înseamnă că își poate aminti forma inițială și se poate întoarce la ea după deformare. Această proprietate face Nitinolul ideal pentru utilizare în dispozitive extensibile, deoarece permite firelor să se întindă și să se contorsioneze fără a-și pierde capacitatea de a conduce electricitate.

Încărcare wireless pentru baterii extensibile

Pe lângă faptul că este extensibilă și durabilă, bateria dezvoltată de cercetătorii de la Universitatea din Illinois și Universitatea Northwestern poate fi încărcată și fără fir. Acesta este un avantaj major pentru dispozitivele purtabile, deoarece elimină necesitatea cablurilor și conectorilor de încărcare voluminoși. Bateria poate fi încărcată fără fir folosind bobine inductive, care sunt pur și simplu puse în contact cu bateria.

Bobine inductive pentru încărcarea bateriei purtabile

Bobinele inductive sunt un tip de transformator care poate transfera energie fără fir pe distanțe scurte. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit într-o varietate de aplicații, inclusiv încărcare wireless, etichete RFID și detectoare de metale. În bateria extensibilă, bobinele inductive sunt utilizate pentru a transfera energie de la o sursă de alimentare la baterie.

Aplicații pentru baterii extensibile în dispozitive purtabile

Bateria extensibilă dezvoltată de cercetătorii de la Universitatea din Illinois și Universitatea Northwestern are o gamă largă de aplicații potențiale în dispozitivele purtabile. Ar putea fi utilizat pentru alimentarea tuturor, de la ceasuri inteligente flexibile până la implanturi biologice precum stimulatoarele cardiace.

Utilizări potențiale pentru bateriile extensibile în sănătate și wellness

Una dintre cele mai promițătoare aplicații pentru bateriile extensibile este în domeniul sănătății și wellness-ului. Bateriile extensibile ar putea fi utilizate pentru alimentarea dispozitivelor purtabile care monitorizează semnele vitale, urmăresc activitatea de fitness și oferă tratament medical. De exemplu, bateriile extensibile ar putea fi utilizate pentru alimentarea dispozitivelor implantabile care administrează medicamente sau stimulează nervii.

Concluzie

Dezvoltarea bateriilor extensibile este un progres major în domeniul tehnologiei purtabile. Bateriile extensibile oferă o serie de avantaje față de bateriile tradiționale, inclusiv flexibilitatea, durabilitatea și capacitatea de a fi încărcate fără fir. Drept urmare, bateriile extensibile au potențialul de a revoluționa modul în care folosim dispozitivele purtabile și de a deschide noi posibilități pentru aplicațiile de sănătate și wellness.