پوشیدنی های هوشمند و رفع چالش موجود
وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا “پوشیدنی‌های هوشمند“، دستگاه‌ها و تجهیزات الکترونیکی هستند که به کاربران اجازه می‌دهند آنها را بر روی بدن خود بپوشانند و از طریق آنها با محیط اطراف تعامل کنند. این دستگاه‌ها به صورت معمول در قالب لباس، ساعت‌هوشمند، عینک هوشمند، جواهرات هوشمند و سایر وسایل پوشیدنی الکترونیکی مشاهده می‌شوند. ویژگی‌های اصلی وسایل الکترونیکی پوشیدنی شامل:
- اندازه کوچک و ظاهر جذاب: این وسایل معمولاً دارای ابعاد کوچک و ظاهر زیبا هستند.
- انعطاف‌پذیری: مهمترین ویژگی این دستگاه‌ها، انعطاف‌پذیری و سازگاری با حرکات بدن است. این ویژگی به کاربر امکان حرکت آزاد را می‌دهد.
- قابلیت اندازه‌گیری فعالیت‌های بدنی: اکثر وسایل الکترونیکی پوشیدنی می‌توانند فعالیت‌های بدنی کاربران را اندازه‌گیری کنند. از جمله تعداد گام‌ها، مسافت طی شده، میزان ضربان قلب و غیره.
- قابلیت ارتباط با دیگر دستگاه‌ها: این وسایل معمولاً قابلیت ارتباط با گوشی‌های هوشمند و دیگر دستگاه‌های الکترونیکی را دارند. تا اطلاعات و داده‌ها را به‌روز رسانی و به اشتراک بگذارند.
- توانایی اجرای برنامه‌ها و نرم‌افزارهای مختلف: بسیاری از وسایل الکترونیکی پوشیدنی دارای سیستم‌های عامل مخصوص خود هستند. و به کاربران امکان استفاده از برنامه‌ها و نرم‌افزارهای مختلف را می‌دهند.
استفاده از وسایل الکترونیکی پوشیدنی برای فراهم کردن انرژی، به دلیل خطرات ایمنی ناشی از نشت شیمیایی یا آتش سوزی، محدود شده‌است. به تازگی محققان یک باتری منعطف توسعه داده‌اند که در آن از نوعی پلاستیک خاص استفاده شده است. باعث می شود انرژی بیشتری نسبت به دیگر ساختارهای قابل‌اشتعال که امروزه در باتریهای معمولی استفاده می‌شود، ذخیره کند.
باتری منعطف
در مقایسه با باتریهای سنتی که از ساختارهای سخت و غیرانعطاف استفاده می‌کنند، باتریهای منعطف از مزایایی مانند وزن سبک‌تر، انعطاف‌پذیری، قابلیت تغییر شکل، و امکان استفاده در وسایل الکترونیکی پوشیدنی برخوردارند.
محققان استنفورد یک باتری منعطف و نرم را توسعه داده‌اند که به نوع ویژه‌ای از پلاستیک وابسته است . در این راستا رویای وسایل الکترونیکی پوشیدنی به واقعیت نزدیک‌تر خواهد شد به طوری که مردم بتوانند به راحتی از آن استفاده کنند، هموارتر خواهد شد.
استفاده از پلاستیک‌ها یا پلیمرها در باتریهای لیتیوم یون، در تحقیقات گذشته وجود داشته است امــــــا این الکترولیت‌های پلیمری در برخی موارد نشت می‌کردند و موجب آتش سوزی می‌شدند. برای اجتناب از چنین خطرات جانی و مالی،یک پلیمر جامد و قابل انعطاف توسعه دادند. پلیمری که توانایی انتقال یون‌های لیتیوم را از سمت آند به کاتد دارد. در تست‌های آزمایشگاهی (مطابق فیلم زیر)، خروجی توان در حالت‌های کشیده و تا شده، ثابت است و گام مهمی در این نوع از تکنولوژی برداشته شده است.
ساخت باتری منعطف با ابر مولکول
تیم تحقیقاتی آقای Mackanic، ساختاری ابر مولکولی را با نام “supramolecular lithium ion conductor-” (به صورت اختصار SLIC نامیده می‌شود.) به عنوان یک استراتژی موثر برای ایجاد یک تعادل معقول بین مقاومت مکانیکی و هدایت یونی در الکترولیت پلیمری معرفی کرد. در این ابر مولکول رسانایی بالا برای یون لیتیوم و استحکام بسیار زیاد به دلیل استفاده از ساختار منحصر به فرد”orthogonally functional H-bonding” ایجاد شده است.
ساخت این ابر مولکول رسانای یون به عنوان یک ماده binder اجازه ایجاد الکترودهایی با قابلیت کشش بالاتر از ۹۰۰ % را می‌دهد. ماهیت ابر مولکول ساخته شده این است که پیوند بین الکترود و الکترولیت را به خوبی ایجاد کرده و موجب انتقال بهتر یون‌های لیتیوم می‌شود.
این تیم در حال تلاش برای افزایش چگالی انرژی این نوع باتری‌هاست . همین طور ساخت نسخه‌های بزرگ‌تر در دستور کار این گروه تحقیقاتی می‌باشد. یکی از کاربردهای بالقوه برای چنین ابزاری استفاده در سنسورهای منعطف طراحی‌شده برای بررسی ضربان قلب و چسبیدن آن به پوست است. این در صنعت پزشکی بسیار کاربرد خواهد داشت.
منبع:Decoupling of mechanical properties and ionic conductivity in supramolecular lithium ion conductors
تاریخ انتشار: نوامبر 2019
ویراستار: حسین جعفری پور
