بلندترین باتری فیبری جهان ساخته شد

به گزارش تک‌اکسپلور، محققان یک باتری قابل شارژ لیتیوم-یون به شکل یک فیبر بلند ساخته‌اند که می‌توان آن را به پارچه دوخت. این باتری مصارف زیادی در دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی دارد و حتی می‌توان از آن برای چاپ سه‌بعدی باتری‌ها در هر شکل و ظاهری استفاده کرد.

با ساخت این باتری، محققان امکانات جدیدی برای ارتباطات، حسگرها و دستگاه‌های پوشیدنی که مانند لباس می‌توان آنها را بر تن کرد، متصور می‌شوند.

برای اثبات این مفهوم، آن‌ها دست به ساخت بلندترین باتری انعطاف‌پذیر جهان زدند. این باتری‌ ۱۴۰ متر طول دارد و می‌توان آن را با هر طولی تولید کرد.

نتیجه کار آن‌ها روز گذشته در مجله‌ی Materials Today منتشر شده است.

"تورال خودیف"(Tural Khudiyev)، محقق فوق‌دکتری از موسسه فناوری ماساچوست و استادیار دانشگاه ملی سنگاپور، "جونگ تائه لی"(Jung Tae Lee)، استاد دانشگاه کینوگ هی (Kyung Hee) و "بنجامین گرنا"(Benjamin Grena)، نویسندگان این مقاله هستند.

محققان از جمله اعضای این گروه پیش از این فیبرهایی ساخته بودند که دارای طیف گسترده‌ای از اجزای الکترونیک از جمله دیودهای منتشر کننده نور، حسگرهای نوری، ارتباطات و سیستم‌های دیجیتالی بوده‌اند. بسیاری از آنها  قابل پوشیدن و قابل شستشو هستند و به همین دلیل می‌توان از آنها در محصولات پوشیدنی استفاده کرد اما تا به امروز همه‌ی آن‌ها وابسته به یک منبع انرژی خارجی بودند. اکنون این باتری فیبری که قابل شستشو و پوشیدن است می‌تواند این دستگاه‌ها را کاملا خودکفا کند.

به گفته‌ی خودیف در حالی که سایرین برای ساخت باتری به صورت فیبر، عناصر اساسی را خارج از فیبر قرار می‌دادند، در این سیستم لیتیوم و سایر مواد درون فیبر قرار گرفتند و یک پوشش محافظ روی آنها قرار گرفته است که باعث پایدار و ضد آب شدن این باتری می‌شود.

او می‌گوید: با ساخت یک فیبر ۱۴۰ متری ما نشان دادیم که هیچ محدودیتی برای افزایش طول باتری وجود ندارد و ما می‌توانیم آن را در مقیاس کیلومتری بسازیم.

یک دستگاه نمایشی با استفاده از این باتری جدید ایجاد شد که دارای سیستم ارتباطی لای‌فای(Li-Fi) بود. لای فای یک فناوری ارتباطی بی‌سیم دوسویه پرسرعت، مانند وای-فای است. لای‌فای زیرمجموعه‌ای از ارتباطات بی‌سیم نوری(OWC) است و می‌تواند مکملی برای ارتباطات فرکانس رادیویی(وای-فای و شبکه‌های سلولی) باشد.

خودیف می‌گوید: زمانی که ما این مواد فعال را درون فیبر قرار دادیم به این معنا بود که اجزاء حساس باتری به خوبی آب‌بندی شده‌اند. تمامی اجراء فعال آن کاملا یکپارچه هستند بنابراین  تغییر موقعیت نمی‌دهند.  علاوه‌ بر این، باتری ساخته شده بسیار نازک‌تر و انعطاف‌پذیرتر است و نسبت ابعاد آن بسیار بهتر از سایر طراحی‌ها است به همین دلیل برای استفاده توسط دستگاه‌های بافندگی استاندارد نیز کاربردی است.

ظرفیت ذخیره انرژی این باتری ۱۴۰ متری، ۱۲۳ میلی‌آمپر بر ساعت است که می‌تواند ساعت‌های هوشمند یا تلفن‌های همراه را شارژ کند.

قطر آن تنها چند صد میکرون است که از هر باتری فیبری ساخته شده تاکنون نازک‌تر است.

"لی" می‌گوید: قسمت جالب کار آن است که ما توانستیم چندین دستگاه را درون یک فیبر قرار دهیم. آن‌ها دیود نورگسیل(LED) و باتری لیتیوم یونی را درون یک فیبر با یکدیگر ترکیب کردند. "لی" باور دارد که در آینده می‌توان بیش از سه تا چهار دستگاه را در چنین فضای کوچکی جای داد.

زیردریایی پوشیده شده با ۲۰ متر باتری

علاوه بر افزودن این باتری‌ها به پارچه، می‌توان با استفاده از چاپگر سه‌بعدی آن را به شکل دلخواه چاپ کرد تا اجسام جامدی مانند روکش‌ها ساخته شود که علاوه بر ایجاد ساختار جسم، منبع نیروی آنها نیز هست. برای نشان دادن این موضوع، محققان یک اسباب‌بازی زیردریای را با این باتری پوشاندند تا انرژی آن‌ را تعمین کند.

ترکیب منبع انرژی با ساختار دستگاه می‌تواند وزن آن‌ها را کاهش دهد و در نتیجه راندمان و بُرد آن‌ها را افزایش دهد.

محققان اکنون برای ثبت این اختراع اقدام کرده‌اند و در تلاشند تا ظرفیت و تنوع مواد استفاده شده در این باتری را برای بهبود کارایی آن توسعه دهند.

خودیف می‌گوید: این باتری‌ها را می‌توان طی چند سال آینده برای استفاده در مصارف تجاری آماده کرد.