Новый аккумулятор можно растянуть до 300% от его размера и при этом обеспечить питание. Изображение через Nature Communications / Xu et. и др.
Все крупнейшие мировые технологические компании внезапно начинают преследовать одну цель: получить контроль над экранами и компьютерами, которые, по их мнению, мы будем носить в ближайшем будущем. Google недавно сделал волну, приняв на работу «исследователей», чтобы опробовать свою новую технологию смартфонов, установленную в очках (метко названную «Google Glass»), в то время как недавний патент Apple на компьютеризированные часы из гнутого стекла привлек широкое внимание в технических кругах.
Многие, тем не менее, отмечают, что одним из самых больших ограничений для носимых технологий является долговечность - трудно создать крошечный, мощный компьютер, способный выдерживать суровые нагрузки, вызванные ежедневным износом.
Часть этой давней проблемы может быть решена с помощью технологии, анонсированной вчера в журнале Nature Communications : тонкая, растягивающаяся, гибкая батарея, которая может обеспечивать питание при вынимании до 300 процентов от своего первоначального размера, а затем сжиматься обратно без каких-либо повреждений. Устройство, разработанное группой исследователей из Университета Иллинойса, Северо-Западного и других регионов, может заполнить решающий пробел, поскольку инженеры пытаются перевести наши компьютеры с жестких телефонов и планшетов на гибкие платформы.
Устройство опирается на процесс, который исследователи называют «упорядоченное распутывание». Его энергосберегающие компоненты (маленькие литий-ионные батареи) напечатаны на эластичном полимере, соединенном длинными S-образными проводами. Когда полимер вытягивается, провода действуют как пружины, вытягиваясь, чтобы покрыть большее расстояние, пока они не станут полностью обученными.
«Когда мы растягиваем батарею, волнистые соединительные линии разворачиваются, как распрямление пряжи. И мы можем сильно растянуть устройство, и у нас останется работающий аккумулятор », - сказал в заявлении Юнган Хуан, инженер Northwestern и один из соавторов газеты.
Макрофотография аккумуляторных цепей, предназначенных для выпрямления по мере их растяжения и возврата на место. Черная линия в левом нижнем углу представляет собой всего 2 миллиметра. Изображение через Nature Communications / Xu et. и др.
Многие из исследователей ранее работали над различными компонентами гибкой электроники, включая специализированный инструмент для хирургии сердца, который включает датчики и инструменты, напечатанные на растяжимом баллонном катетере. Это устройство, тем не менее, представляет собой первый раз, когда они выяснили, как применять те же принципы растяжения к батареям, в частности.
В качестве доказательства принципа, устройство очень многообещающее: оно чрезвычайно долговечно, и все еще работает, даже когда оно растянуто и скручено. Более того, исследователи говорят, что конструкция может включать в себя возможность беспроводной зарядки с помощью индуктивных катушек, которые просто должны быть в контакте с источником питания, а не должны быть подключены, как коммерчески доступные зарядные маты.
Однако в настоящее время прототип обеспечивает слишком мало энергии, чтобы быть полезным для вычислений - он может питать небольшой светодиод только на 8-9 часов, прежде чем потребуется перезарядка, - и может пройти всего 20 циклов перезарядки, прежде чем начнет терять общую емкость. Но перед ухудшением, по крайней мере, количество энергии сравнимо с мощностью обычной литий-ионной батареи (тип, используемый в большинстве электронных устройств) аналогичного размера, и используемые концепции должны иметь возможность работать аналогичным образом в более широком масштабе.
«Наиболее важными будут те приложения, которые включают устройства, интегрированные с внешней стороной тела, на коже, для мониторинга здоровья, хорошего самочувствия и производительности», - заявил BBC Джон Роджерс из Университета Иллинойса, другой соавтор. На данный момент трудно полностью представить весь спектр потенциальных устройств, которые могли бы использовать эту технологию - она может быть встроена во что угодно, от гибких часов для смартфонов до биологических имплантатов, таких как кардиостимуляторы.
