Imaginați-vă că mergeți la munte când lovește un viscol. În ciuda stratului cald, temperatura corpului începe să scadă. Dar nu teama. Senzorii de temperatură din haină simt că devin mai rece, activând elementele de încălzire încorporate în țesătură. Perfect toast, îți continui drumul.
Pare o idee inteligentă, nu? De ce nu este o realitate? Într-un cuvânt, baterii. Tehnologia bateriilor nu a avansat la fel de repede ca tehnologia care poate fi purtată, ceea ce înseamnă că purtătorii - ceasuri inteligente, trackere de fitness, senzori medicali încorporați de îmbrăcăminte - trebuie să fie echipate cu baterii voluminoase sau conectate pentru a se încărca la intervale dese.
Acum, cercetătorii din Marea Britanie au o nouă dezvoltare care ar putea duce la o soluție: un dispozitiv flexibil, asemănător bateriei, format din grafen, care poate fi imprimat direct pe aproape orice.
„Puteți imprima bateriile pe un substrat flexibil ca textilele”, spune Mohammad Nazmul Karim, un coleg al Institutului Național Grafen de la Universitatea din Manchester. „Și poate fi taxat foarte rapid.”
Dispozitivele, descrise recent în jurnalul 2D Materials, nu sunt tehnic baterii, ci supracapacitoare, care stochează energie pe suprafețele lor prin încărcare statică. Ele pot fi încărcate extrem de rapid în comparație cu bateriile - în câteva secunde, în loc de minute sau ore - și nu își pierd capacitățile de stocare a energiei în timp, chiar și după milioane și milioane de încărcări.
Supercapacitoarele dezvoltate de Karim și echipa sa sunt fabricate din grafen, o grilă bidimensională de carbon cu un singur atom de grosime. Cercetătorii au utilizat o tehnică de imprimare prin ecran de bază pentru a imprima un supercapacitor flexibil de cerneală de grafen-oxid pe țesătură de bumbac. Materialul poate fi purtat, întins și chiar aruncat în spălare fără a distruge capacitățile de încărcare a supercapacitorului.
„Dacă aveți o bucată de țesătură și aplicați grafen pe materialul respectiv, nu îl face doar conductor, ci îl face și mai puternic”, spune Karim.
Grafenul poate fi întins cu până la 20 la sută mai mare decât dimensiunea inițială, fără a se rupe. Acesta este unul dintre motivele pentru care este considerat atât de promițător pentru purtătoare, care trebuie să se miște cu corpul.
Scopul inițial al echipei este utilizarea supercapacitoarelor grafen pentru senzori medicali: monitoare cardiace purtabile, senzori de temperatură și senzori EEG pentru a monitoriza somnul și alte activități ale creierului. Acest lucru se poate întâmpla în cel puțin doi sau trei ani, estimează Karim. Alte utilizări - îmbrăcați-vă telefonul mobil, calculatoarele purtabile, chiar și geaca de stabilizare a temperaturii descrise de mine - ar fi semnificativ mai departe.
Tehnologia de purtat - de la ceasuri inteligente la trackere de fitness până la camere de luat vederi până la senzori medicali încorporați de haine - este o afacere importantă. O analiză recentă realizată de CCS Insight sugerează că industria va valora aproximativ 34 de miliarde de dolari până în 2020. Dar încărcarea a fost o problemă constantă pentru dezvoltatorii de uzură. Nimeni nu vrea să-și ia banda pentru a-l încărca în miezul zilei. Așadar, căutarea unor baterii mai bune și soluții alternative de încărcare se desfășoară de ani buni. Multe companii au acceptat încărcarea wireless ca valul viitorului pentru purtabile - puteți pur și simplu să vă plimbați în bucătărie și să vă încărcați dispozitivul de un încărcător wireless pe perete în timp ce pregătiți cina, fără să le luați chiar. Însă tehnologia este încă în curs de dezvoltare, iar consumatorii au încetat să se încălzească până la încărcătoarele wireless relativ lente și scumpe de pe piață.
Karim avertizează că grafenul nu este nici un glonț de argint.
„Există foarte multe bomboane în jurul grafenului și trebuie să fim atenți”, spune el.
O provocare majoră este producerea de cantități mari de grafen de înaltă calitate. Este ieftin și ușor de realizat grafen de calitate inferioară, ceea ce este bine pentru unele aplicații. Dar cea mai bună calitate a grafenului este încă scumpă și laborioasă de produs, o problemă pe care cercetătorii o lucrează.
„Menținerea calității înalte a grafenului într-o cantitate scalabilă este o provocare uriașă”, spune Karim.
Un alt dezavantaj al grafenului este că nu conduce electricitate, precum și metale. Deci, în timp ce supercondensatoarele pe bază de grafen sunt puternice și flexibile, precum și relativ ecologice, supercapacitoarele din argint sau cupru sunt mai conductoare. În funcție de utilizare, unul sau altul ar putea fi de preferat.
Așa că urmăriți acest spațiu. Într-un deceniu sau doi, am putea descrie noua geacă de iarnă, cu supercapacitor, grafen, perfectă pentru următoarea dvs. călătorie în Himalaya.
