Устройства накопления энергии, которые изгибаются, и могут быть превращены в ткань, могут сыграть большую роль в будущем носимой электроники, и инженеры Массачусетского технологического института только что создали устройство с некоторыми уникальными свойствами.
Перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор имеет толщину всего несколько сотен микрон, но длину 140 метров, и его можно интегрировать в обычную одежду.
Батареи, изготовленные из плетеных волокон, - это не новинка, так например, в 2014 году были созданы композитные нити, которые теоретически можно было бы интегрировать в любой текстиль, и использовать в качестве источника энергии.
Известны и другие типы гибких батарей, которые на самом деле напоминают ткани, и могут даже заряжать носимые устройства, поглощая бактериальные клетки в поту пользователя.
Ученые из Массачусетского технологического института подошли к проблеме с помощью стандартной системы вытягивания волокна для производства волокон, в которой все необходимые компоненты помещаются в большой цилиндр и нагреваются до температуры чуть ниже точки плавления. Затем материалы проталкиваются через узкое отверстие, которое сжимает их до доли от их первоначального диаметра, сохраняя при этом желаемое расположение.
Что отличает эту конструкцию от предыдущих попыток в этой области, по словам команды, так это то, что ключевые материалы, такие как литий, структурированы внутри волокна с защитным покрытием, расположенным снаружи. Он также включает новые гелевые электроды и гелевый электролит, что делает батарею огнестойкой.
«Когда мы внедряем активные материалы внутрь волокна, это означает, что чувствительные компоненты батареи уже имеют хорошую герметичность», - говорит автор исследования Турал Худиев. «И все активные материалы очень хорошо интегрированы, поэтому они не меняют своего положения» (во время процесса формирования).
Полученная в результате батарея, как утверждается, намного тоньше и гибче, чем предыдущие конструкции, а при ее длине в 140 метров - это самая длинная гибкая волоконно-оптическая батарея в мире с емкостью 123 мАч. Команда продемонстрировала свой потенциал несколькими способами, обернув волоконно-оптическую батарею вокруг корпуса игрушечной подводной лодки, чтобы обеспечить ее энергией, а также использовала ее для питания системы Li-Fi, в которой для передачи данных используются световые импульсы. .
Несмотря на то, что длина 140 метров впечатляет, «нет очевидного верхнего предела длины, мы определенно можем сделать нить длиной и в километр», - говорит Худиев. Волоконную батарею можно стирать в машине, и в отличие от других, к ней можно подключить несколько устройств.
«Прелесть нашего подхода в том, что мы можем встроить несколько устройств в отдельное волокно, - говорит автор исследования Джунг Тэ Ли. - В отличие от других подходов, которые требуют интеграции нескольких волоконных устройств. Когда мы объединяем эти волокна, содержащие несколько устройств, совокупность характеристик предвещает в будущем реализацию компактного компьютера на тканевой основе ».
Ученые продолжают экспериментировать с конструкцией, исследуя, как другие материалы могут улучшить эффективность и мощность батареи. Они также подали заявку на получение патента на технологию и предполагают, что она может быть использована в коммерческих продуктах «в течение нескольких лет».
