Newswise – Носимите устройства привлякоха внимание заради потенциала си като сензори, които могат да наблюдават различни жизнени показатели, доставка на лекарства, медицински устройства и др. За да бъдат тези носими устройства практични и функционални, те трябва да имат силно деформируеми и разтегливи батерии. Въпреки че има изследвания за това как да се подобри гъвкавостта на батерията, като същевременно се запази живота на батерията и други желани свойства, по-малко внимание се обръща на важността на това как да се предпазят батериите от влага и газове. Тъй като носимите устройства са изложени на атмосферата, е важно да се удължи живота на батерията, като същевременно се предпазят батериите от влага и атмосферни газове, и екип от изследователи от Националния университет на Йокохама в Япония разработи разтегливо опаковъчно фолио за тези високоволтови, високо- газови батерии. Функция бариера срещу влага, доближаваща се до възможността за носими устройства със силно деформируеми батерии като обща технология.
Резултатите от тях бяха публикувани в Приложни материали и ACS интерфейси На 27 септември.
„Понастоящем използването на твърди и големи батерии за разтегливи устройства е проблем в разтегливата електроника – тоест, докато сензорите и интерфейсите са меки, батериите все още използват твърди батерии“, каза съответният автор Хироки Ота от отдела по машинно инженерство на Йокохама. Национален университет. „Меките и разтегливи батерии са изследвани в света, но не могат да се използват във въздуха поради високата пропускливост на газ и влага на разтегливите опаковъчни материали за батерии.“
За да създадат този гъвкав филм с висока газова бариера, изследователите покриха тънък слой течен метал върху слой от термореактивен полиуретан, нанесен със злато, като използват метод слой по слой. Този метод позволи необходимата деформация, за разлика от ламинираните с алуминий филми, които преди бяха използвани за справяне с проблема с пропускливостта на газ и влага, но не успяха да позволят необходимата гъвкавост.
Според изследователите, полученият филм показва отлична пропускливост на кислородния газ при механичен стрес и изключително ниска пропускливост на влага. Разтегливата литиево-йонна батерия, която събраха в своето проучване, успя да работи надеждно във въздуха благодарение на разработената от тях гумена газова бариерна мембрана.
„Вълнуващо е, че в допълнение към разработването на разтеглива батерия, която може да се използва в следващото поколение интелигентни устройства, включително бъдещи носими устройства, филми с високи свойства на газ и влага могат да бъдат постигнати с помощта на нов материал, наречен течност“, каза Ота.
Това изследване е обещаващо за потенциала за батерии с висока енергийна плътност, високо работно напрежение и дългосрочна стабилност, както и силно деформируеми – за разлика от обемистите и негъвкави – в устройствата за носене. В резултат на това констатациите доближават носимите устройства до това да станат по-практични, отваряйки възможности в медицината и здравеопазването, както и в други области.
„Това изследване допринася за социалното приложение на разтегливи устройства“, каза Ота.
Следващите стъпки включват подобряване на влагозащитната способност на филма чрез модифициране на материалите. Друга бъдеща тенденция е да се подобри стабилността на производителността на батериите, дори при деформация, чрез разработване на по-подходящи материали за техните части. Правенето на филма рентабилен също ще допринесе за неговата евентуална мащабируемост.
„Повече намаления на цената на проявения филм ще доведат до използването на разтегливи батерии“, каза Ота. “В допълнение, филмът може да бъде полезен като бариерна мембрана за органична електроника и така нататък.”
Другите автори на статията са: Юки Нишитай, Сатору Мизугучи, Юджи Исано, Сейджи Ни, Коки Мураками и Масаки Шимамура, всички от катедрата по машинно инженерство в Националния университет на Йокохама; Хироки Ида и Казухиде Уено са от катедрата по химия и науки за живота в Националния университет на Йокохама.
JSPS KAKENHI, Pfizer Health Research Foundation и JST CREST частично подкрепиха тази работа.
###
Yokohama National University (YNU или Yokokoku) е японски национален университет, основан през 1949 г. YNU предоставя на студентите практическо обучение, използвайки богатия опит на своите преподаватели и улеснява ангажирането с глобалната общност. Силата на YNU в академичните изследвания води до публикации със силно въздействие и допринася за международните научни изследвания и глобалната общност. За повече информация, моля вижте: