Создана фибро-батарея, длина которой может исчисляться километрами - «Технологии»

Исследователи MIT разработали перезаряжаемую литий-ионную батарею в виде длинного волокна, которое можно вплетать в ткань. Она может использоваться для самых разных носимых электронных устройств и даже для изготовления 3D-печатных аккумуляторов практически любой формы.

В качестве потенциальных приложений новой разработки учеными рассматриваются автономные устройства связи, считывания и вычислений, которые можно было встраивать в обычную одежду, а также аккумуляторов, которые дополнительно могли бы выступать в роли структурных частей или каркасов.

В качестве доказательства жизнеспособности концепции новой технологии ученые создали самую длинную в мире гибкую батарею. Длина прототипа составила 140 метров, но разработчики говорят, что из этого материала можно производить аккумуляторы практически любых форм и размеров. Их научная работа описана в журнале Materials Today.

Исследователи ранее уже демонстрировали волокна, которые содержат широкий спектр электронных компонентов, включая светодиоды, фотосенсоры, средства связи и цифровые системы. Многие из них можно использовать в текстиле и стирать, что делает их практичными для применения в носимых устройствах, но все они до сих пор полагались на внешний источник питания. Новая волоконная батарея, которую также можно встраивать в ткани, позволяет таким устройствам быть полностью автономными.

Инновационная фибробатарея производится с использованием специальных аккумуляторных гелей и стандартной системы вытягивания волокна: большой цилиндр с содержанием всех компонентов нагревается до температуры чуть ниже точки плавления, затем материал протягивается через узкое отверстие, чтобы получить заданный диаметр, сохраняя при этом все исходное расположение элементов.

В прошлом уже были попытки изготавливать электронные устройства в форме волокна, но они были структурированы с использованием основных материалов на внешней стороне, тогда как новое устройство вмещает литий и другие материалы внутри волокна с защитным внешним покрытием, что делает систему стабильной и водонепроницаемой. По словам ученых, это первая демонстрация фибро-аккумулятора с длиной до километра, который является достаточно прочным для практического применения.

Более того, американские исследователи утверждают, что «нет очевидного верхнего предела» и длина такой батареи может исчисляться километрами.

Демонстрационный прототип включал в себя систему связи «Li-Fi», в которой для передачи данных используются световые импульсы, а также микрофон, предусилитель, транзистор и диоды для установления оптического канала передачи данных между двумя электронными устройствами на основе ткани.

140-метровый образец батареи получил емкость в 123 Ач, чего достаточно для зарядки, например, умных часов или телефона. Волоконное устройство имеет толщину всего несколько сотен микрон, что тоньше, чем все предыдущие попытки производства аналогичных батарей.

В дополнение к отдельным одномерным волокнам, которые могут быть сотканы для производства двухмерных тканей, этот материал также можно использовать в 3D-печати или системах нестандартной формы для создания твердых объектов, таких как оболочки, которые могут одновременно служить структурными элементом и источником питания.

Ученые уже подали заявку на патент и теперь работают над подбором материалов, которые повысят эффективность устройства. По их прогнозам, волоконные батареи могут быть готовы к использованию в коммерческих продуктах в течение нескольких лет.

Источник: news.mit.edu