ساخت باتری منعطف به کمک ابـرمولکول‌ها
پوشیدنی های هوشمند و رفع چالش موجود
وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا “پوشیدنی‌های هوشمند”، دستگاه‌ها و تجهیزات الکترونیکی هستند که به کاربران اجازه می‌دهند آنها را بر روی بدن خود بپوشانند و از طریق آنها با محیط اطراف تعامل کنند. این دستگاه‌ها به صورت معمول در قالب لباس، ساعت‌هوشمند، عینک هوشمند، جواهرات هوشمند و سایر وسایل پوشیدنی الکترونیکی مشاهده می‌شوند. ویژگی‌های اصلی وسایل الکترونیکی پوشیدنی شامل:
- اندازه کوچک و ظاهر جذاب: این وسایل معمولاً دارای ابعاد کوچک و ظاهر زیبا هستند تا به عنوان اجزای یک لباس یا اکسسوری قابل پوشش باشند.
- انعطاف‌پذیری: مهمترین ویژگی از این دستگاه‌ها، انعطاف‌پذیری و سازگاری با حرکات بدن است که به کاربر امکان حرکت آزاد را می‌دهد.
- قابلیت اندازه‌گیری فعالیت‌های بدنی: اکثر وسایل الکترونیکی پوشیدنی می‌توانند فعالیت‌های بدنی کاربران را اندازه‌گیری کنند، از جمله تعداد گام‌ها، مسافت طی شده، میزان ضربان قلب و غیره.
- قابلیت ارتباط با دیگر دستگاه‌ها: این وسایل معمولاً قابلیت ارتباط با گوشی‌های هوشمند و دیگر دستگاه‌های الکترونیکی را دارند تا اطلاعات و داده‌ها را به‌روز رسانی و به اشتراک بگذارند.
- توانایی اجرای برنامه‌ها و نرم‌افزارهای مختلف: بسیاری از وسایل الکترونیکی پوشیدنی دارای سیستم‌های عامل مخصوص خود هستند که به کاربران امکان استفاده از برنامه‌ها و نرم‌افزارهای مختلف را می‌دهند.
باتری انعطاف پذیر
در مقایسه با باتری‌های سنتی که از ساختارهای سخت و غیرانعطاف استفاده می‌کنند، باتری‌های منعطف از مزایایی مانند وزن سبک‌تر، انعطاف‌پذیری، قابلیت تغییر شکل، و امکان استفاده در وسایل الکترونیکی پوشیدنی برخوردارند.
چرا ساخت باتری منعطف ؟ چرا تبدیل به یک نیاز ایجاد شده و گروهی به فکر رفع این نیاز هستند ؟
استفاده از باتری‌های منعطف و ابتکارات مبتنی بر ابرمولکول‌ها در تکنولوژی وسایل الکترونیکی پوشیدنی به دلیل عوامل متعددی اهمیت دارد:
- انعطاف‌پذیری و تلفیق با شکل بدن: باتری‌های منعطف می‌توانند با تناسب با سطوح منحنی و انحنای مختلف بدن وسایل الکترونیکی پوشیدنی، امکان ایجاد ارتباط مطمئن با بدن را فراهم کنند.
- کاهش وزن و حجم: با استفاده از مواد سبک، جرم باتری‌های منعطف کاهش می‌یابد.
- کاهش خطرات ایمنی: از جمله مسائلی که باعث محدودیت در استفاده از باتری‌های معمولی می‌شود، خطرات نشت و آتش‌سوزی هستند. با استفاده از مواد جدید مانند ابرمولکول‌ها و پلیمرهای جامد، می‌توان این خطرات را به حداقل رساند و ایمنی را بهبود بخشید.
- کاربردهای پزشکی: باتری‌های منعطف در حوزه پزشکی می‌توانند در سنسورها و دستگاه‌های پزشکی منعطف که به بدن انسان متصل می‌شوند، بهبود و کاربردهای متنوعی ایجاد کنند.
- ابتکارات فناورانه: تحقیقات در زمینه باتری‌های منعطف و استفاده از ابرمولکول‌ها ابتکارات فناورانه جدیدی را در طراحی وسایل الکترونیکی پوشیدنی ممکن می‌سازد. این ابتکارات می‌توانند بهبودی در عملکرد و امکانات وسایل پوشیدنی به همراه داشته باشند.
ساخت باتری منعطف به کمک ابـرمولکول‌ها
در حال حاضر، محققان استنفورد یک باتری منعطف و نرم را توسعه داده‌اند که به نوع ویژه‌ای از پلاستیک وابسته است و در این راستا رویای وسایل الکترونیکی پوشیدنی به واقعیت نزدیک‌تر خواهد شد و طراحی وسایل الکترونیکی که مردم بتوانند به راحتی از آن استفاده کنند، بهینه سازی شد. استفاده از پلاستیک‌ها یا پلیمرها در باتری‌های لیتیوم یون، در تحقیقات گذشته وجود داشته است امـــــــا این الکترولیت‌های پلیمری در برخی موارد نشت می کردند و موجب آتش سوزی می‌شدند. برای اجتناب از چنین خطرات جانی و مالی، این محققان، یک پلیمر جامد و قابل انعطاف توسعه دادند که توانایی انتقال یون‌های لیتیوم را از سمت آند به کاتد دارد.
در تست‌های آزمایشگاهی ( برای دیدن ویدیو کلیک کنید) ، خروجی توان در حالت‌های کشیده و تا شده، ثابت است و گام مهمی در این نوع از تکنولوژی برداشته شده است. تیم تحقیقاتی آقای Mackanic، ساختاری ابر مولکولی را با نام “supramolecular lithium ion conductor”به صورت اختصار SLIC نامیده می‌شود. به عنوان یک استراتژی موثر برای ایجاد یک تعادل معقول بین مقاومت مکانیکی و هدایت یونی در الکترولیت پلیمری معرفی کرد.
در این ابر مولکول رسانایی بالا برای یون لیتیوم و استحکام بسیار زیاد به دلیل استفاده از ساختار منحصر به فرد“orthogonally functional H-bonding” ایجاد شده است.
ساخت این ابر مولکول رسانای یون به عنوان یک ماده binder اجازه ایجاد الکترودهایی با قابلیت کشش بالاتر از ۹۰۰ % را می‌دهد. ماهیت ابر مولکول ساخته شده این است که پیوند بین الکترود و الکترولیت را به خوبی ایجاد کرده و موجب انتقال بهتر یون‌های لیتیوم می‌شود.
این تیم در حال تلاش برای افزایش چگالی انرژی این نوع از باتری‌هاست است و ساخت نسخه‌های بزرگ‌تر در دستور کار این گروه تحقیقاتی می‌باشد. یکی از کاربردهای بالقوه برای چنین ابزاری استفاده در سنسورهای منعطف طراحی‌شده برای بررسی ضربان قلب و چسبیدن آن به پوست است که در صنعت پزشکی بسیار کاربرد خواهد داشت.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.