211service.com
Rozciągliwa, zginalna i wydajniejsza bateria do smartwatcha
Inteligentne zegarki mogą wkrótce działać dłużej dzięki rozciągliwym, zginanym bateriom.
Naukowiec demonstruje właściwości elektryczne akumulatora litowo-jonowego, który można rozciągać i wyginać dzięki składaniu origami.
Korzystając z japońskiej techniki składania origami, naukowcy wykazali, że mogą rozciągnąć i zgiąć konwencjonalnie produkowane baterie litowo-jonowe na tyle, aby zmieściły się w pasku do zegarka, gdzie jest więcej miejsca na przechowywanie energii. Oprócz ulepszania inteligentnych zegarków metoda, która według wynalazców jest zgodna ze standardowymi procesami produkcyjnymi, może stworzyć baterie, które lepiej pasują do wszelkiego rodzaju innych elektronicznych gadżetów do noszenia, takich jak opaski fitness, które śledzą dane dotyczące zdrowia (patrz Jakie są perspektywy dla Elastycznych Biosensorów? ).
Dzisiejsze baterie do inteligentnych zegarków znajdują się za ekranem, dzieląc niewielką przestrzeń ze wszystkimi innymi urządzeniami elektronicznymi obsługującymi zegarek. Bateria nie tylko zajmuje dużą część dostępnej przestrzeni, ale ma stosunkowo małą pojemność energetyczną, co stanowi przeszkodę w rozwoju inteligentnych zegarków, mówi Hanqing Jiang , profesor inżynierii mechanicznej i lotniczej na Uniwersytecie Stanowym Arizony, który kierował badaniami nad akumulatorami giętkimi. Dzisiejsze zegarki nie działają zbyt długo: na przykład nowy zegarek Apple jest powiedział trwać tylko kilka godzin, jeśli jest aktywnie używany do uruchamiania aplikacji. Nowa technika może pomóc podwoić pojemność energetyczną baterii, mówi Jiang.
Naukowcy wykorzystali składaną baterię do zasilania inteligentnego zegarka Samsung i wykazali, że elastyczna opaska z baterią w środku może zginać się i rozciągać bez wpływu na wydajność baterii.
W ciągu ostatniej dekady naukowcy poczynili znaczne postępy w projektowaniu rozciągliwej elektroniki, która może dopasowywać się do zakrzywionych i dynamicznych powierzchni i kształtów, takich jak ludzkie ciało, bez wadliwego działania. Jednak większość z nich wykorzystuje elastyczne materiały (patrz Bateria, która rozciąga się trzykrotnie w stosunku do swojego rozmiaru) i nie jest bezpośrednio kompatybilna z istniejącymi zakładami produkcji baterii.
Jiang znalazł inspirację do zastosowania origami w rozwiązaniu problemu, gdy zauważył, że określony wzór składania, zwany składaniem Miura, bardzo przypomina wzór, który widział wcześniej w krzemie w nanoskali, co pozwalało mu wyginać się i rozciągać po przymocowaniu do powierzchni elastyczny materiał gumowy (patrz Arkusze z rozciągliwego krzemu). W zeszłym roku on i jego koledzy zademonstrowane składane baterie litowo-jonowe oparte na składaniu Miura. Ale praktyczne zastosowania tego projektu są ograniczone, ponieważ bateria może rozciągać się tylko od złożonego do rozłożonego, płaskiego stanu, a złożona forma ma nierówne powierzchnie, które sprawiają, że nie nadaje się do czegoś takiego jak pasek do zegarka, mówi.
Aby stworzyć bardziej kompatybilny kształt, grupa zdecydowała się na użycie kirigami, odmiany origami, która oprócz składania obejmuje cięcie. Jiang i jego koledzy mają teraz zademonstrowane że wykonując poprzeczne nacięcia wzdłuż różnych warstw materiału przed ich zlaminowaniem, a następnie skręceniem lub złożeniem konstrukcji w określony sposób, mogą wytwarzać baterie, które się rozciągają. Rozciąganie wynika z rotacji zachodzącej podczas nacięć, a urządzenie zachowuje stałą grubość podczas rozciągania, w przeciwieństwie do poprzednich projektów opartych na origami.
Oprócz zademonstrowania baterii w prawdziwym inteligentnym zegarku, naukowcy przetestowali zwarte i rozciągnięte formy, aby potwierdzić, że zachowuje ona swoje właściwości elektrochemiczne i mechaniczne po wielu cyklach i wykazali, że obrót podczas rozciągania nie powoduje pękania struktury. Jiang mówi, że celem jego grupy jest komercjalizacja technologii, a teraz udoskonala opakowanie baterii, aby rozwiązać pewne problemy związane z bezpieczeństwem. Mówi również, że technikę kirigami można zastosować do innych typów urządzeń elektronicznych poza bateriami, takich jak czujniki i superkondensatory.