باتری هایی که توان الکتریکی را روی پوشاک شما ذخیره می کنند!

همه ما به حمل ادوات هوشمند در جیب هایمان عادت کرده ایم، اما شاید به زودی جیب هایمان نیز هوشمند شوند! دانشمندان سالهاست بر روی البسه هوشمند مطالعه و تحقیق می کنند و مدارات، حسگرها و صفحات نمایش مرتبط با این فناوری نیز سالهاست وجود دارند اما توان مورد نیاز باید از کجا تامین شود؟

 اتصال یک باتری لیتیم-یون حجیم به پوشاک هوشمند اصولا با هدف اصلی این فناوری در تعارض است، از این رو مهندسین دانشگاه درکسل و آکادمی نیروی دریایی ایالات متحده راهی جهت تولید الیاف کشباف یافته اند که قادر است توان الکتریکی را ذخیره کند.

کلید این فناوری پیشرفته در مجتمع سازی اتم های کربن درون انواع مختلف الیاف پارچه ای نهفته است که در نهایت جهت تولید البسه استفاده می شود. همه تلاش های کنونی در راستای تحقق این فناوری، توان مصرفی و پردازش مورد نیاز را از بخش های خارجی (بیرون ازلباس) تامین می کنند و در واقع تنها حسگرها (غالبا مرتبط با آمادگی جسمانی و سلامتی) هستند که درون لباس تعبیه می شوند. این ابرخازن ها می توانند توان مورد نیاز حسگرها، نمایشگرها و سایر بخش های البسه هوشمند را بدون نیاز به استفاده از باتری های دست و پاگیر فراهم کنند.

مواد پارچه مانندی که قابلیت ذخیره توان الکترکی را دارا هستند در گذشته معرفی شده اند اما قیمت بسیار بالا و استفاده از مواد نامناسب، کارایی آن ها را تا حد زیادی محدود می کند. سال گذشته تیمی از محققین چینی و امریکایی با استفاده از گرافن و نانوتیوب های کربنی گام بزرگی در این راستا برداشتند اما حتی با فرض مقرون به صرفه بودن این مواد، مشکلاتی از قبیل عدم اطمینان از ایمنی کامل نانوتیوب ها و امکان ساخت البسه به کمک این مواد همچنان وجود دارند.

کربن فعال شده مورد استفاده در فناوری درکسل به کمک روشی موسوم به جوشکاری طبیعی فیبر (Natural Fiber Welding) درون الیاف تعبیه می شود. در این شیوه پارچه ای سلولزی تولید شده با موادی همچون پنبه، کتان، بامبو و ... با مایعی یونی روکش می شود. این عمل باعث می شود اتم های کربن بتوانند به خوبی درون ساختار مستحکم و مقید شوند. این فرآیند چند مرحله ای است ولی این تیم موفق شده است ماشینی طراحی کند که به صورت خودکار الیاف کربنی تولید می کند.

طبق اظهارات محققین هزینه تولید مایع یونی NFW، گران ترین بخش چرخه تولید را تشکیل می دهد و اگر تقاضا برای این ماده افزایش یابد این هزینه عامل محدود کننده این فناوری برای رسیدن به مقیاس های صنعتی خواهد بود.

میزان توان قابل ذخیره به کمک این فناوری چندان زیاد نبوده و به هیچ وجه با مقادیر نوعی باتری های لیتیم-یونی قابل مقایسه نیست. یک صفحه ابرخازن پارچه ای با مساحت 300 سانتی متر مربع می تواند توانی معادل یک سلول باتری به اندازه یک سکه انبار کند. پوشاک تولید شده توسط این ماده به فناوری های برداشت توان (Energy Harvesting) خاص خود نیاز خواهند داشت که می تواند بر پایه انرژی ناشی از گرما و یا حرکات بدن استوار باشد. اگر بتوان بار موجود در ابرخازن های پارچه ای را به طور مداروم شارژ و خالی کرد، می توان ارایه ای از مدارات الکترونیک کم توان را تغذیه کرد.

منبع:Extemetech