تبدیل چرم به باتری انعطاف‌پذیر با لیزر

کد خبر: ۸۳۳۲۰۴

تاریخ: ۲۲ فروردين ۱۴۰۵ - ۱۲:۱۶

به گزارش ایران اکونومیست؛ یک روش مبتنی بر لیزر، چرم را به دستگاه‌های انرژی انعطاف‌پذیر برای الکترونیک پوشیدنی تبدیل می‌کند.

یک روش مبتنی بر لیزر، چرم طبیعی را به میکروسوپرخازن‌های انعطاف‌پذیر برای دستگاه‌های پوشیدنی تبدیل می‌کند. پژوهشگران با استفاده از این فناوری، مسیر جدیدی برای توسعه الکترونیک پوشیدنی پایدار باز کرده‌اند.

به نقل از آی‌ای، این تکنیک از یک لیزر کربن دی‌اکسید برای ایجاد مستقیم الگوهای رسانا روی چرم دباغی‌شده گیاهی استفاده می‌کند و سطح آن را به کربنی تبدیل می‌کند که می‌تواند انرژی الکتریکی را ذخیره و تنظیم کند. نتیجه این فرآیند، یک میکروسوپرخازن است که در یک ماده نرم و قابل پوشیدن تعبیه شده است.

این پژوهش به سرپرستی دونگ-دونگ هان از دانشگاه جیلین انجام شد. او می‌گوید این روش، فرآیند ساخت را ساده‌تر کرده و در عین حال اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.

هان می‌گوید: با استفاده از لیزر، ما الگوهای رسانا را مستقیما روی چرم دباغی‌شده گیاهی ایجاد می‌کنیم تا میکروسوپرخازن‌هایی بسازیم که می‌توانند انرژی را ذخیره کنند و همچنین به هموارسازی سیگنال‌های الکتریکی کمک کنند تا دستگاه‌های پوشیدنی با اطمینان بیشتری کار کنند.

برخلاف دستگاه‌های ذخیره انرژی متداول که به مواد مصنوعی و فرآیندهای پیچیده و شیمیایی وابسته هستند، این روش از یک بستر طبیعی و یک فرآیند ساخت تک‌مرحله‌ای استفاده می‌کند. لیزر سطح چرم را به یک ساختار رسانا و متخلخل تبدیل می‌کند و نیاز به تولید پیچیده را از بین می‌برد.

با تنظیم پارامترهای لیزر، پژوهشگران می‌توانند نحوه تشکیل کربن را کنترل کرده و عملکرد دستگاه را به‌طور دقیق تنظیم کنند. الگوهای رسانا نقش الکترود را ایفا می‌کنند و به یون‌ها اجازه می‌دهند هنگام شارژ و دشارژ به سرعت جمع و آزاد شوند.

لایه کربنی ایجادشده توسط لیزر همچنین ساختاری متخلخل ایجاد می‌کند که سطح تماس برای ذخیره بار را افزایش داده و کارایی را بهبود می‌بخشد.

این ویژگی باعث می‌شود میکروسوپرخازن‌ها علاوه بر ذخیره انرژی، خروجی الکتریکی را نیز پایدار کنند و نوساناتی را که می‌تواند عملکرد دستگاه را مختل کند، کاهش دهند. این عملکرد دوگانه، آن‌ها را برای سیستم‌های پوشیدنی کوچک و کم‌مصرف بسیار مناسب می‌کند.

گروه پژوهشی این فناوری را با ساخت میکروسوپرخازن‌هایی با طرح‌هایی مانند ببر، اژدها و خرگوش به نمایش گذاشت که انعطاف‌پذیری بالای این روش را نشان می‌دهد.

هان می‌گوید: این میکروسوپرخازن‌ها برای الکترونیک پوشیدنی انعطاف‌پذیر و راحت بسیار مناسب هستند، زیرا روی مواد نرم ساخته شده‌اند، قابلیت شکل‌پذیری دارند و می‌توان آن‌ها را مستقیماً در محصولات ادغام کرد.

این دستگاه‌ها در چرخه‌های شارژ مکرر عملکرد پایداری نشان دادند و در فرکانس ۶۰ هرتز که فرکانس استاندارد بسیاری از وسایل الکترونیکی روزمره است به‌ خوبی کار کردند. در آزمایش‌ها، آن‌ها توانستند ال‌ای‌دی‌ها را روشن کنند و حتی یک ساعت الکترونیکی کوچک را به کار بیندازند.

پژوهشگران می‌گویند این فناوری می‌تواند جایگزین باتری‌های سخت در دستگاه‌هایی مانند بند ساعت‌های هوشمند شود و طراحی‌هایی نازک‌تر و راحت‌تر را امکان‌پذیر کند. همچنین می‌توان از آن در لباس‌های هوشمند، حسگرهای چسبیده به پوست و سایر سیستم‌های پوشیدنی استفاده کرد.

هان افزود: روش ما به‌جای زیرلایه‌های پلاستیکی از یک ماده تجدیدپذیر استفاده می‌کند، فرآیند ساخت را به یک مرحله لیزری بدون مواد شیمیایی یا نیاز به اتاق تمیز ساده می‌کند و ذخیره انرژی و فیلتر کردن سیگنال را در یک دستگاه ترکیب می‌کند.

در گام‌های بعدی، تمرکز پژوهشگران بر بهبود دوام و عملکرد این فناوری، به‌ ویژه در شرایط واقعی مانند تعریق، رطوبت و خم‌شدن‌های مکرر خواهد بود. این گروه همچنین در حال بررسی ادغام این فناوری در سیستم‌های پایش سلامت خودتأمین انرژی است.