Мистецтво науки про життя

Розтяжні батареї: живлення майбутнього для носіїв техніки

Розтяжні батареї для пристроїв, що носяться на тілі

Світ технологій стрімко розвивається, і носимі гаджети стають дедалі популярнішими. Від розумних годинників до фітнес-трекерів ці пристрої пропонують низку функцій, що роблять наше життя простішим і зручнішим. Однак одним з найбільших викликів, з якими стикаються носимі технології, є довговічність. Традиційні батареї не розраховані на те, щоб витримувати суворі умови щоденного зношування, що може призвести до передчасного виходу з ладу.

Гнучка електроніка для носіїв техніки

Дослідники працюють над розробкою нових типів батарей, які є більш гнучкими і довговічними, і які можуть краще відповідати вимогам портативних пристроїв. Один з перспективних підходів полягає у використанні розтяжних матеріалів у конструкції батареї. Розтяжні батареї можна розтягувати і згинати, не втрачаючи при цьому здатності зберігати і віддавати енергію, що робить їх ідеальним варіантом для використання в носіях техніки, які піддаються згинанню, скручуванню та іншим видам деформації.

Міцні та перезаряджувані батареї для носіїв техніки

Нещодавно в журналі Nature Communications було оголошено про революційний прорив у технології розтяжних батарей. Дослідники з Університету штату Іллінойс, Північно-західного університету та інших організацій розробили тонку, гнучку батарею, яку можна розтягнути до 300% від її початкового розміру, і яка все ще може забезпечувати живлення. Батарея виготовлена з еластичного полімерного субстрату, на який надруковані невеликі літій-іонні батареї, з’єднані довгими S-подібними дротами. Коли полімер розтягується, дроти діють як пружини, розтягуючись і долаючи більшу відстань, поки повністю не натягнуться.

Літій-іонні батареї для розтяжної електроніки

Літій-іонні батареї є найбільш поширеним типом батарей, який використовується в сучасній електроніці, і вони пропонують ряд переваг порівняно з іншими типами батарей. Вони легкі, мають високу щільність енергії і можуть перезаряджатися кілька разів. Проте традиційні літій-іонні батареї не дуже гнучкі, що робить їх непридатними для використання в розтяжних пристроях.

Розтяжна батарея, розроблена дослідниками в Університеті штату Іллінойс і Північно-західному університеті, використовує нову конструкцію, яка дозволяє батареї розтягуватися і деформуватися без пошкодження літій-іонних елементів. Батарея виготовлена з еластичного полімерного субстрату, на який надруковані невеликі літій-іонні батареї, з’єднані довгими S-подібними дротами. Коли полімер розтягується, дроти діють як пружини, розтягуючись і долаючи більшу відстань, поки повністю не натягнуться.

Розтяжний полімер для сховища акумуляторів

Розтяжний полімерний субстрат, який використовується в батареї, виготовлений з матеріалу під назвою поліімід. Поліімід – це високопродуктивний полімер, відомий своєю міцністю, гнучкістю і стійкістю до нагрівання і хімічних речовин. Він широко використовується в різних галузях промисловості, включаючи гнучку електроніку, аерокосмічну і медичну техніку.

S-подібні дроти для конструкції розтяжної батареї

S-подібні дроти, що використовуються в батареї, виготовлені з металевого сплаву під назвою нітинол. Нітинол – це сплав з пам’яттю форми, тобто він може запам’ятовувати свою початкову форму і повертатися до неї після деформації. Ця властивість робить нітинол ідеальним для використання в розтяжних пристроях, оскільки він дозволяє проводам розтягуватися і згинатися, не втрачаючи своєї здатності проводити електрику.

Бездротова зарядка для розтяжних батарей

На додаток до того, що батарея, розроблена дослідниками в Університеті штату Іллінойс і Північно-західному університеті, є розтяжною і довговічною, вона також може заряджатися бездротовим способом. Це є великою перевагою для носіїв техніки, оскільки усуває потребу в громіздких зарядних кабелях і роз’ємах. Батарею можна заряджати бездротовим способом за допомогою індуктивних котушок, які просто кладуться в контакт з батареєю.

Індуктивні котушки для зарядки акумулятора, що носиться

Індуктивні котушки – це тип трансформатора, який може передавати енергію бездротовим способом на невеликі відстані. Вони зазвичай використовуються в різних областях застосування, включаючи бездротову зарядку, RFID-мітки і металошукачі. У розтяжній батареї індуктивні котушки використовуються для передачі енергії від джерела живлення до батареї.

Застосування розтяжних батарей у пристроях, що носяться

У розтяжної батареї, розробленої дослідниками в Університеті штату Іллінойс і Північно-західному університеті, широкий спектр потенційних застосувань у пристроях, що носяться. Її можна використовувати для живлення всього – від гнучких смарт-годинників до біологічних імплантів, таких як кардіостимулятори.

Потенційні варіанти використання розтяжних батарей в оздоровленні

Одним з найбільш перспективних застосувань для розтяжних батарей є сфера охорони здоров’я і оздоровлення. Розтяжні батареї можуть використовуватися для живлення носіїв техніки, які контролюють життєві показники, відстежують фізичну активність і надають медичну допомогу. Наприклад, розтяжні батареї можна використовувати для живлення імплантованих пристроїв, які доставляють ліки або стимулюють нерви.

Висновки

Розробка розтяжних батарей є важливим проривом у галузі технологій, що носяться на тілі. Розтяжні батареї пропонують ряд переваг порівняно з традиційними батареями, включаючи їхню гнучкість, довговічність і можливість бездротового заряджання. В результаті розтяжні батареї мають потенціал змінити спосіб, яким ми використовуємо носії техніки, і відкрити нові можливості для оздоровчих застосувань.