تاریخ انتشار : ۱۳۹۷/۰۸/۲۲ ساعت ۰۹:۲۴
کد مطلب : ۱۶۴۵۳۸
باتری پارچه‌ای ساخته شد
گروه علم و فناوری: پژوهشگران دانشگاه "ماساچوست" موفق به ابداع باتری‌های شبه پارچه شده‌اند که خازن‌های فوق سبکی هستند که می‌توانند در لباس بیماران به منظور نظارت دقیق‌تر استفاده شوند.
فناوری‌های پوشیدنی در آستانه تبدیل شدن به یک صنعت عظیم هستند. به نظر می‌رسد محققان که به طور مداوم در پی توسعه سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی و نازک و سبک کردن آنها هستند، اکنون یک باتری شبه‌پارچه‌ای ساخته‌اند که می‌تواند روی لباس‌ها دوخته شود.ابداع جدیدی از مهندسان شیمی مواد موسسه فناوری امهرست(Amherst) از دانشگاه ماساچوست می‌تواند استفاده از فناوری‌های پوشیدنی را در لباس‌ها از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیکتر کند.شیمی‌دانان دانشگاه ماساچوست به رهبری "تریشا اندرو" یک سیستم شارژ انقلابی را توسعه داده‌اند.اندرو توضیح داد: باتری‌ها و سایر انواع ذخیره‌سازهای شارژی هنوز هم اجزای محدودکننده‌ای برای بسیاری از فناوری‌های قابل حمل، پوشیدنی و قابل انعطاف هستند. اغلب این دستگاه‌ها، بیش از حد بزرگ، سنگین و غیر منعطف هستند.
ابرخازن‌ها مفیدتر از باتری‌ها هستند
اندرو و تیمش از یک میکرو ابرخازن برای ذخیره انرژی استفاده کردند که در نخ‌ها تعبیه شده‌اند. آنها همچنین از یک تکنیک دوخت منحصر به فرد برای ایجاد یک شبکه انعطاف‌پذیر از الکترودها بر روی پارچه استفاده کردند.در نتیجه، دستگاه حاصل، به میزان قابل توجهی بیشتر از حد انتظار عمل کرد. محققان دریافتند که این شیوه به راحتی می‌تواند حسگرهای زیستی را تغذیه کند.اندرو گفت: ما با استفاده از این مقاله نشان می‌دهیم که می‌توانیم به معنای واقعی کلمه، یک الگوی شارژ باتری را بر روی هر لباسی با استفاده از نخ‌های پوشش داده شده با بخار تعبیه کنیم.این تیم در مطالعات اولیه متوجه شده است که ابرخازن‌ها مناسب‌ترین نامزدها برای مدارهای ذخیره سازی قابل شارژ هستند. آنها گفتند که این به دلیل تراکم قدرت ذاتی بالاتر در ابرخازن‌ها نسبت به باتری‌های استاندارد است.با این حال، محققان نیاز به ارتقای استاندارد ابرخازن‌ها داشتند. با وجود چالش‌هایی که در مورد اضافه کردن مواد فعال کننده الکتروشیمیایی برای افزایش کارایی آنها باید اضافه می‌شد، محققان در نهایت این کار را انجام دادند.اندرو و تیمش نشان دادند که فرآیند پوشش بخار خاص آنها، منجر به ایجاد پلیمرهای رسانای متخلخل و نخ‌های ضخیم می‌شود.یون‌های الکترولیت می‌توانند به نخ‌ها اضافه شوند تا ظرفیت ذخیره‌سازی در هر واحد افزایش یابد.
حرکت رو به جلو با ردیابی پوشیدنی
اندرو مجبور شد از تصمیم خود برای استفاده از بخار دفاع کند. وی گفت که علیرغم هزینه بالای این روش، بسیار موثرتر از روش‌های جایگزین بود. البته تیم سازنده می‌گوید این تکنولوژی در ابتدا گران‌قیمت است و در صورت تولید انبوه، تبدیل به روشی مقرون به صرفه خواهد شد.این دقیقا همان چیزی است که محققان می‌خواهند در گام بعدی انجام دهند. اما نخستین همکاری بزرگ آنها، در یافتن نحوه تعبیه ابزار نظارت بر سلامت در پارچه است.اندرو و تیمش در حال حاضر با مهندسان دیگر در موسسه علوم کاربردی زندگی کار می‌کنند. این مرکز می‌خواهد ساخته خود را به حسگرهای الکترونیکی پارچه‌ای منتقل کنند.این پارچه‌ها می‌توانند در کنترل حرکت بیمار و حرکات مفصلی در طول درمان فیزیوتراپی کمک کند و به تیم‌های پزشکی دقت بیشتری در مورد بهبود وضعیت بیمار بدهد.این مقاله به صورت آنلاین در مجله ACS Applied Materials & Interfaces منتشر شده است.
ابرخازن‌ها مفیدتر از باتری‌ها هستند
اندرو و تیمش از یک میکرو ابرخازن برای ذخیره انرژی استفاده کردند که در نخ‌ها تعبیه شده‌اند. آنها همچنین از یک تکنیک دوخت منحصر به فرد برای ایجاد یک شبکه انعطاف‌پذیر از الکترودها بر روی پارچه استفاده کردند.در نتیجه، دستگاه حاصل، به میزان قابل توجهی بیشتر از حد انتظار عمل کرد. محققان دریافتند که این شیوه به راحتی می‌تواند حسگرهای زیستی را تغذیه کند.اندرو گفت: ما با استفاده از این مقاله نشان می‌دهیم که می‌توانیم به معنای واقعی کلمه، یک الگوی شارژ باتری را بر روی هر لباسی با استفاده از نخ‌های پوشش داده شده با بخار تعبیه کنیم.این تیم در مطالعات اولیه متوجه شده است که ابرخازن‌ها مناسب‌ترین نامزدها برای مدارهای ذخیره سازی قابل شارژ هستند. آنها گفتند که این به دلیل تراکم قدرت ذاتی بالاتر در ابرخازن‌ها نسبت به باتری‌های استاندارد است.با این حال، محققان نیاز به ارتقای استاندارد ابرخازن‌ها داشتند. با وجود چالش‌هایی که در مورد اضافه کردن مواد فعال کننده الکتروشیمیایی برای افزایش کارایی آنها باید اضافه می‌شد، محققان در نهایت این کار را انجام دادند.اندرو و تیمش نشان دادند که فرآیند پوشش بخار خاص آنها، منجر به ایجاد پلیمرهای رسانای متخلخل و نخ‌های ضخیم می‌شود.یون‌های الکترولیت می‌توانند به نخ‌ها اضافه شوند تا ظرفیت ذخیره‌سازی در هر واحد افزایش یابد.
حرکت رو به جلو با ردیابی پوشیدنی
اندرو مجبور شد از تصمیم خود برای استفاده از بخار دفاع کند. وی گفت که علیرغم هزینه بالای این روش، بسیار موثرتر از روش‌های جایگزین بود. البته تیم سازنده می‌گوید این تکنولوژی در ابتدا گران‌قیمت است و در صورت تولید انبوه، تبدیل به روشی مقرون به صرفه خواهد شد.این دقیقا همان چیزی است که محققان می‌خواهند در گام بعدی انجام دهند. اما نخستین همکاری بزرگ آنها، در یافتن نحوه تعبیه ابزار نظارت بر سلامت در پارچه است.اندرو و تیمش در حال حاضر با مهندسان دیگر در موسسه علوم کاربردی زندگی کار می‌کنند. این مرکز می‌خواهد ساخته خود را به حسگرهای الکترونیکی پارچه‌ای منتقل کنند.این پارچه‌ها می‌توانند در کنترل حرکت بیمار و حرکات مفصلی در طول درمان فیزیوتراپی کمک کند و به تیم‌های پزشکی دقت بیشتری در مورد بهبود وضعیت بیمار بدهد.این مقاله به صورت آنلاین در مجله ACS Applied Materials & Interfaces منتشر شده است.
مرجع : ایسنا
