Forskere skaber tilpassede, stoflignende strømkilde til bærbar elektronik

Forskere ved Nanyang Technological University, Singapore, har skabt en tilpasselig, stoflignende strømkilde, der kan skæres, foldet eller strakt uden at miste sin funktion.

Ledet af professor Chen Xiaodong, associeret formand (fakultet) ved School of Materials Science &Engineering, holdet rapporterede i journalen Avancerede materialer at de har skabt en superkondensator, der fungerer som et hurtigopladende batteri og kan genoplades mange gange, som kunne tjene som en bærbar strømkilde.

Afgørende, de har gjort deres superkondensator tilpasselig eller "redigerbar, "hvilket betyder, at dens struktur og form kan ændres, efter at den er fremstillet, samtidig med at den bevarer sin funktion som strømkilde. Eksisterende strækbare superkondensatorer er fremstillet i forudbestemte designs og strukturer, men den nye opfindelse kan strækkes i flere retninger, og er mindre tilbøjelige til at blive mismatchet, når den forbindes med andre elektriske komponenter.

Den nye superkondensator, når den er redigeret til en bikagelignende struktur, har evnen til at lagre en elektrisk ladning fire gange højere end de fleste eksisterende strækbare superkondensatorer. Ud over, når strakt til fire gange sin oprindelige længde, den bevarer næsten 98 procent af sin elektriske energilagringskapacitet, selv efter 10, 000 stræk-og-slip-cyklusser.

Eksperimenter udført af professor Chen og hans team viste også, at når den redigerbare superkondensator blev parret med en sensor og placeret på den menneskelige albue, den klarede sig bedre end eksisterende strækbare superkondensatorer. Den redigerbare superkondensator var i stand til at give et stabilt signal, selv når armen svingede, som derefter blev transmitteret trådløst til eksterne enheder, som f.eks. en, der fanger en patients hjertefrekvens.

Forfatterne mener, at den redigerbare superkondensator let kunne masseproduceres, da den ville være afhængig af eksisterende fremstillingsteknologier. Produktionsomkostningerne vil således være lave, anslået til omkring SGD$0,13 (USD$0,10) for at producere 1 cm ² af materialet.

Professor Chen sagde, "En pålidelig og redigerbar superkondensator er vigtig for udviklingen af ​​den bærbare elektronikindustri. Den åbner også op for alle mulige muligheder inden for tingenes internet, når, Bærbar elektronik kan pålideligt forsyne sig selv og forbinde og kommunikere med apparater i hjemmet og andre miljøer.

"Min egen drøm er at kombinere vores fleksible superkondensatorer med bærbare sensorer til diagnostik af sundhed og sportspræstationer. Med muligheden for bærbar elektronik til at drive sig selv, du kunne forestille dig den dag, hvor vi skaber en enhed, der kunne bruges til at overvåge en maratonløber under et løb med stor følsomhed, registrerer signaler fra både under- og overanstrengelse."

Den redigerbare superkondensator er lavet af forstærket mangandioxid nanotråd kompositmateriale. Mens mangandioxid er et almindeligt materiale til superkondensatorer, den ultralange nanotrådstruktur, styrket med et netværk af kulstofnanorør og nanocellulosefibre, gør det muligt for elektroderne at modstå de tilknyttede belastninger under tilpasningsprocessen.

NTU-holdet samarbejdede også med Dr. Loh Xian Jun, seniorforsker og leder af afdelingen for bløde materialer ved Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), Agenturet for Videnskab, Teknologi og forskning (A*STAR).

Dr. Loh sagde, "Tilpasset og alsidigt, disse forbundne, stoflignende strømkilder er i stand til at tilbyde en plug-and-play-funktionalitet og samtidig opretholde en god ydeevne. At være meget strækbar, disse fleksible strømkilder lover næste generations 'stof' energilagringsenheder, der kunne integreres i bærbar elektronik."