Тянущиеся аккумуляторы, созданные по мотивам японского искусства оригами, смогут заряжать смарт-часы и другие электронные предметы одежды, утверждают разработчики.
В последнее время все больше ученых по всему миру разрабатывают идею эластичной электроники, такой, например, как видеодисплеи и солнечные панели. В будущем это позволит обратиться в сторону предметов гардероба или даже человеческого тела. Но существует одно ограничение для подобных устройств – это недостаток таких же эластичных аккумуляторов, которые служили бы для зарядки или сохранения выработанной устройствами энергии.
Хотя предшествующие исследования создали гибкие аккумуляторы, было доказано, что более многообещающее направление – это создание тянущихся батарей. Сейчас изобретатели создали литий-ионные батареи, которые могут растягиваться на 150% их изначального размера, сохраняя при этом первоначальную емкость.
По словам Ханьцин Цзяна, адъюнкт-профессора механического и аэрокосмического машиностроения в университете штата Аризона, Темпе, он придумал идею нового устройства после разговора с создателем моделей оригами, который продемонстрировал мне несколько известных способов складывания фигурок. Одна из схем, известная как миура-ори, в настоящее время используется для укладки больших карт в маленькие прямоугольники и была изобретена изначально, чтобы более эффективно упаковывать солнечные панели на космических кораблях. Проблема с использованием принципа оригами для создания электронных устройств состоит в том, что складывание часто создает неровности на поверхности. Это может привести к сложностям при присоединении к другим электронным устройствам.
Для решения этой проблемы Цзян и его коллеги использовали разновидность оригами под названием "киригами" для создания их тянущихся аккумуляторов. В то время как традиционный способ включает в себя только складывание, киригами позволяет также разрезать фигуры. Поверхности структур, создаваемых в этой технике, выдерживают даже растяжение.
Мы обнаружили новый подход для создания тянущихся структур при использовании стандартных производственных методов, - отметил Цзян. Созданные аккумуляторы состоят из жидкого раствора графита и кобальтина лития, которые вместе могут накапливать и высвобождать электрическую энергию. Раствор помещен между листов алюминиевой фольги, а техника киригами позволяет складывать и разрезать листы для получения тянущихся змеевидных форм.
Во время экспериментов новые аккумуляторы, даже находясь в растянутом состоянии, смогли зарядить смарт-часы Samsung Gear 2. Аккумуляторы с легкостью могут быть помещены в растягивающиеся браслеты, что предполагает, что они смогут использоваться в гибких девайсах, представляющих из себя элементы одежды.
Другая исследовательская группа недавно разработала аккумулятор, способный увеличиваться на 300% относительно изначального размера. В нем накапливающий энергию материал помещен между тонкими слоями силиконового каучука. Цзян отметил, что его новая разработка обладает преимуществом перед лицом предыдущих аккумуляторов, а именно совместимостью с коммерчески доступными производственными технологиями.
Разработчики в настоящее время трудятся над созданием микроскопических схем оригами, которые сочетали бы тянущиеся аккумуляторы с микроэлектроникой.
Смотрите также:
#наука и техника #аккумулятор #будущее #высокие технологии