Как было бы здорово, если бы батареи — эти громоздкие, жесткие блоки, которыми заполнено большинство наших устройств, — могли принимать любую форму? Это не научная фантастика, а конкретная реальность, представленная исследователямиУниверситет Линчёпинга. Их жидкая батарея, похожая на зубную пасту, которую можно напечатать на 3D-принтере, знаменует собой новую эру в электронике.
По оценкам, в течение десяти лет у нас будет более триллиона подключенных устройств.: от классических смартфонов и умных часов до носимых медицинских устройств, таких как инсулиновые помпы, электрокардиостимулятор e датчиков мониторинга здоровья. И это не считая мягкая робототехника, то электронный текстиль и нервные имплантаты. Для всех этих гаджетов жидкостная батарея, способная принимать любую форму, не просто удобна: она необходима. Мы знаем, что энергетическая жесткость всегда была невидимым ограничением технологического проектирования.
Электрическая «паста», которая имеет значение
«По консистенции он немного похож на зубную пасту. Например, этот материал можно использовать в 3D-принтере, чтобы придать батарею желаемую форму. Это открывает новый тип технологий», — объясняет он. Айман Рахманудин, доцентУниверситет Линчёпинга. В этом описании есть что-то поэтическое: энергия, которая становится текучей, которая адаптируется, а не навязывает свою собственную форму.
В настоящее время аккумуляторы являются крупнейшим компонентом всех электронных устройств. Сегодня они прочные и довольно громоздкие. Проблема всегда была одна и та же: чем выше емкость аккумулятора, тем толще должны быть электроды и, следовательно, тем выше должна быть их жесткость. Замкнутый круг, который, казалось, невозможно разорвать до сих пор.
Однако при использовании мягкой, облегающей батареи ограничений по конструкции не возникает. Его можно интегрировать в электронику совершенно по-другому и адаптировать под пользователя. Я не преувеличиваю, когда говорю, что это может радикально изменить то, как мы взаимодействуем с повседневными технологиями.

Жидкостная батарея: устойчивость и гибкость одновременно
Предыдущие попытки создать мягкие, эластичные батареи основывались на различных типах механических свойств, таких как резиновые композиты, которые можно растягивать, или соединения, которые скользят друг по другу. Однако эти решения не решали суть проблемы: более активный материал означает более толстые электроды и, следовательно, большую жесткость.
«Мы решили эту проблему и первыми показали, что емкость не зависит от жесткости», — говорит Рахманудин.
Ранее проводились испытания жидкостных электродов, но без особого успеха. В то время использовались жидкие металлы, такие как галлий, который, однако, мог выполнять функцию только анода и имел риск затвердевания во время зарядки и разрядки, теряя свою жидкую природу. Кроме того, во многих ранее производимых аккумуляторных батареях использовались редкоземельные материалы, добыча и обработка которых оказывали значительное воздействие на окружающую среду.
Будущее гибких батарей
Вместо этого исследователи создали свою мягкую батарею на основе проводящие пластики (сопряженные полимеры) и лигнин, побочный продукт производства бумаги. Аккумулятор можно заряжать и разряжать более 500 раз, сохраняя при этом свои характеристики. Его также можно удлинить вдвое и он будет работать так же хорошо.
«Поскольку материалы в аккумуляторе представляют собой сопряженные полимеры и лигнин, сырье имеется в изобилии. Повторно используя побочный продукт, такой как лигнин, в такой ценный товар, как материал для аккумулятора, мы вносим вклад в более циклическую модель. Так что это устойчивая альтернатива», — объясняет он. Мохсен Мохаммади, научный сотрудник LOE и один из ведущих авторов статьи опубликованный Наука развивается.
Жидкостная батарея все еще находится на экспериментальной стадии; В настоящее время он обеспечивает напряжение 0,9 вольт, но исследователи уже работают над увеличением этого напряжения с использованием различных химических соединений, таких как цинк или марганец — двух металлов, распространенных в земной коре.
Не могу дождаться, когда смогу где-нибудь намазать себя этим.