باتری انعطاف‌پذیر: شکل دلخواه خود را بسازید!
ساخت باتری‌های انعطاف‌پذیر و تغییرشکل‌دهنده، آینده ابزارهای پوشیدنی و دستگاه‌های متصل به اینترنت را متحول خواهد کرد؛ این نوآوری، راه‌حلی انقلابی برای نیاز به منابع انرژی سازگار با بدن انسان محسوب می‌شود.
به گزارش اینتیتر به نقل از رکنا، با گسترش اینترنت اشیا و ابزارهای متصل به شبکه، نیاز به منابع انرژی انعطاف‌پذیر و کاملاً مناسب برای بدن انسان بیش از گذشته احساس می‌شود. براساس تخمین‌ها، احتمال دارد طی ۱۰ سال آینده بیش از یک تریلیون دستگاه به اینترنت متصل شوند. این ابزارها دیگر تنها شامل تلفن‌های همراه و ساعت‌های هوشمند نیستند، بلکه دستگاه‌های پزشکی پوشیدنی مانند پمپ انسولین، ضربان‌ساز قلب، سمعک و حسگرهای سلامت را نیز شامل می‌شوند. در آینده حتی ربات‌های نرم و بافت‌های الکترونیکی به این شبکه افزوده خواهند شد. اما همچنان باتری‌های امروزی با ساختار سخت و حجیم، مانعی برای طراحی انعطاف‌پذیر دستگاه‌ها به شمار می‌آیند.
تحولی در باتری‌ها برای طراحی انعطاف‌پذیر
امروزه ضرورت طراحی باتری‌های جدیدی که دارای ویژگی‌هایی مانند نرمی، انعطاف‌پذیری و قابلیت تغییر شکل باشند، احساس می‌شود. این باتری‌ها باید بتوانند بدون ایجاد مزاحمت برای کاربر، در لباس، پوست یا حتی بافت‌های داخلی بدن جاسازی شوند. محدودیت ساختارهای سنتی باتری به این ترتیب آشکار می‌شود، زیرا هرچه ظرفیت باتری افزایش یابد، ابعاد و سفتی آن نیز بیشتر خواهد بود و این موضوع مانعی برای طراحی ابزارهای قابل حمل ایجاد می‌کند.
پژوهش جدید دانشگاه لینشوپینگ سوئد
در همین راستا، گروهی از پژوهشگران در دانشگاه لینشوپینگ سوئد با هدایت «ایمان رحمان‌الدین» استادیار و «محسن محمدی» پژوهشگر فوق‌دکترا در آزمایشگاه الکترونیک آلی (LOE)، تحقیقی انجام داده‌اند تا به طراحی باتری‌ای دست یابند که نه تنها نرم و انعطاف‌پذیر است، بلکه از مواد در دسترس و سازگار با محیط زیست ساخته شده است.
این تیم تحقیقاتی، روش‌هایی را بررسی کردند که بتواند الکترودهای مایع طراحی کند؛ یعنی باتری‌هایی که توانایی تغییر شکل و انطباق با طراحی‌های مختلف را دارند.
ماده اولیه‌ای شگفت‌انگیز برای ساخت باتری
در فرآیند ساخت این باتری ، پژوهشگران به جای استفاده از فلزات مایع سنگین مانند گالیم، از ترکیب پلیمرهای رسانا (پلاستیک‌هایی با قابلیت هدایت برق) و لیگنین (ماده‌ای جانبی از تولید کاغذ) بهره گرفته‌اند. این ترکیب باعث تولید ماده نهایی شده است که حالتی مشابه خمیردندان دارد و از طریق چاپ سه‌بعدی به شکل‌های مختلف قابل طراحی است.
نتایج شگفت‌انگیز این تحقیق
نتایج این تحقیق که در نشریه معتبر Science Advances منتشر شده، مشخص ساخته که باتری‌های ساخته‌شده با این روش قابلیت شارژ و تخلیه تا بیش از ۵۰۰ بار را دارند، بدون اینکه از عملکردشان کاسته شود. ویژگی دیگر این باتری‌ها، توانایی کشیده شدن تا دو برابر طول اولیه بدون اختلال در عملکرد آن‌ها است؛ عاملی کلیدی که در فناوری‌های پوشیدنی و ابزارهای زیست‌پزشکی بسیار حیاتی است.
ظرفیت باتری بدون محدودیت سفتی
یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این باتری‌ها، مستقل بودن ظرفیت آن‌ها از میزان سفتی ساختار است. برخلاف باتری‌های متداول که با افزایش ظرفیت، ضخامت و سختی بیشتری پیدا می‌کنند، این باتری انعطاف‌پذیر قادر است با ظرفیت بالا، نرمی خود را حفظ کند.
رویکرد زیست‌دوستانه و اقتصاد چرخشی
استفاده از لیگنین به عنوان ماده اولیه، امکان تبدیل یک محصول جانبی صنعتی به کالایی ارزشمند را فراهم کرده است. این رویکرد نه تنها گامی در جهت اقتصاد چرخشی است، بلکه تأثیرات زیست‌محیطی تولید باتری را نیز به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
