Ερευνητές ξεκλειδώνουν τις πραγματικά εύκαμπτες ηλεκτρονικές συσκευές με πρωτοποριακή μπαταρία

Στις μέρες μας, τα αναδιπλούμενα smartphones και οι συσκευές με εύκαμπτες οθόνες έχουν σημειώσει εντυπωσιακή πρόοδο, μετατρέποντας την κάποτε φουτουριστική τεχνολογία σε καθημερινή πραγματικότητα. Ωστόσο, ένα βασικό εξάρτημα παρέμενε «πεισματικά» άκαμπτο, περιορίζοντας την πλήρη ευελιξία των συσκευών: η μπαταρία. Αυτό ακριβώς το πρόβλημα φιλοδοξεί να λύσει μια νέα επαναστατική ανακάλυψη από το Πανεπιστήμιο του Λινκέπινγκ στη Σουηδία.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα πρωτοποριακό είδος μπαταρίας, η οποία μπορεί όχι μόνο να λυγίζει, αλλά και να τεντώνεται και να παίρνει οποιοδήποτε σχήμα, χωρίς να χάνει τη λειτουργικότητα της. Το κλειδί αυτής της τεχνολογίας βρίσκεται στη μεταμόρφωση των ηλεκτροδίων από στερεά σώματα σε ημι-ρευστά υλικά – ουσιαστικά μία μορφή ηλεκτροϋγρών με σύσταση παρόμοια με αυτή της οδοντόκρεμας.

Τα ηλεκτροϋγρά αυτά αποτελούνται από αιωρήματα αγώγιμων και ενεργών υλικών μέσα σε ένα υγρό ηλεκτρολύτη. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα να διατηρεί ηλεκτρική αγωγιμότητα ακόμη και υπό μηχανική παραμόρφωση, όπως λύγισμα ή τέντωμα, ενώ μπορεί να επεκταθεί έως και 100% του αρχικού του μήκους χωρίς απώλεια απόδοσης. Αξίζει να σημειωθεί πως η μπαταρία διατηρεί το 85% της αρχικής της χωρητικότητας μετά από 500 κύκλους φόρτισης και αποφόρτισης.

Όπως σημειώνει ο βασικός ερευνητής Aiman Rahmanudin, η νέα τεχνολογία απελευθερώνει τη σχεδίαση συσκευών από τους περιορισμούς των άκαμπτων μπαταριών, επιτρέποντας πρωτοποριακές εφαρμογές σε ευέλικτα φορετά, μαλακά ρομπότ, ακόμη και «έξυπνα» υφάσματα.

Ένα από τα πιο καινοτόμα στοιχεία του εγχειρήματος είναι η χρήση της λιγνίνης, ενός φυσικού πολυμερούς που απαντάται στους κυτταρικούς τοίχους των φυτών. Η λιγνίνη, αν και συνήθως καταλήγει ως απόβλητο της χαρτοβιομηχανίας, χρησιμοποιείται εδώ ως ενεργό συστατικό των ηλεκτροδίων, προσδίδοντας στο έργο οικολογικό χαρακτήρα. Σε συνδυασμό με αγώγιμα πολυμερή, δημιουργείται ένα λειτουργικό και ταυτόχρονα βιώσιμο ηλεκτροχημικό σύστημα.

Η επιλογή υλικών δεν προσφέρει μόνο περιβαλλοντικά οφέλη, αλλά και τεχνικά πλεονεκτήματα. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές «εύκαμπτες» μπαταρίες που γίνονται άκαμπτες με την αύξηση του ενεργού υλικού, η συγκεκριμένη μπαταρία βασίζεται σε ιξώδη ρευστότητα για τη διατήρηση της παραμόρφωσης. Έτσι, επιτυγχάνεται υψηλή ενεργειακή πυκνότητα χωρίς να θυσιάζεται η ευκαμψία.

Το σημερινό πρωτότυπο φτάνει τάση λειτουργίας περίπου 0,9 Volt, επαρκή για τη λειτουργία αισθητήρων, βιομετρικών patches και LED. Αν και αυτή η απόδοση δεν είναι αρκετή για ενεργοβόρες εφαρμογές, η ερευνητική ομάδα εξετάζει την ενσωμάτωση χημικών βασισμένων σε ψευδάργυρο ή μαγγάνιο, τα οποία είναι άφθονα στο φλοιό της Γης και θα μπορούσαν να ενισχύσουν την απόδοση.

Το πιο σημαντικό όμως είναι ότι αυτή η εφεύρεση αποδεικνύει πως μια πλήρως εύκαμπτη και λειτουργική μπαταρία είναι εφικτή. Και ενώ η εμπορική αξιοποίηση απαιτεί ακόμα χρόνο και περαιτέρω βελτιστοποιήσεις, οι προοπτικές είναι εντυπωσιακές. Η συγκεκριμένη προσέγγιση θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τη σχεδίαση ηλεκτρονικών συσκευών του μέλλοντος, επιτρέποντας για πρώτη φορά την πλήρη ενσωμάτωση της μπαταρίας ως ενεργό, εύκαμπτο και «αόρατο» μέρος της συσκευής.

Η συγκεκριμένη εργασία αποτελεί σταθμό στην τεχνολογία των φορετών συσκευών και ενισχύει το όραμα ενός μέλλοντος όπου η ηλεκτρονική και η βιομηχανία ενσωματώνεται αρμονικά στο σώμα και στην καθημερινότητά μας, με σεβασμό στο περιβάλλον.

[via]