Ученые из Сингапура разработали мягкий эластичный аккумулятор

Исследователи из технологического университета Наньян в Сингапуре (NTU Singapore) разработали мягкий эластичный аккумулятор, который получает питание от человеческого пота. Прототип состоит из серебряных чешуйчатых электродов. Они способны вырабатывать электричество от человеческого пота. Аккумулятор имеет размеры 2х2 см и плоскую форму, как небольшая повязка. Электроды закреплены на гибком текстиле, который впитывает пот. Текстиль можно растягивать и прикреплять к различным носимым устройствам типа часов, браслетов и т. п. Учёные говорят, что потенциально использовать такой аккумулятор можно будет с биосенсорами и другими подобными электронными устройствами.

Фото: Цзянь Лв, Технологический университет Наньян.

Сотрудники NTU Singapore считают, что такое аккумулятор может стать неплохой альтернативой для сокращения использование вредных веществ и уменьшения объема электронных отходов. Они утверждают, что разработка такого устройства отражает стремление NTU Singapore найти решение для снижения воздействия человека на окружающую среду. Это одна из проблем, которую университет стремится решить в рамках своего стратегического плана до 2025 года.

Руководитель исследования профессор и декан NTU Graduate College Ли Пуй Си (Lee Pooi See) сказал, что разработанная технология открывает новую веху в разработке носимых устройств. Используя человеческий пот, такой аккумулятор сможет питать носимые устройства, не нанося вред экологии. С его помощью в дальнейшем можно будет отказаться от использования первичных элементов питания. Пот является практически гарантированным источником питания, который вырабатывает само тело в процессе жизнедеятельности. Исследователи подали патент на эластичную аккумуляторную батарею через компанию NTUitive.

Соавтор исследования научный сотрудник школа материаловедения и инженерии NTU доктор Лю Цзянь (Lyu Jian) сказала, что стандартные аккумуляторы дешевле и имеют большую распространенность, но часто они изготовлены с использованием материалов, наносящих вред окружающей среде, и опасных для здоровья человека. Кроме того, они опасны и для самих устройств. В некоторых случаях повреждение таких аккумуляторных батарей может привести к разливу токсичных жидкостей и порче устройство, которое питается от аккумулятора. По мнению Лю Цзянь, их разработка лишена этих недостатков.

Доцент кафедры электротехники и компьютерной инженерии университета Ватерлоо (Канада) Ирен Голдторп (Irene Goldthorpe) отметила, что электронные устройства чувствительны к влаге. Поэтому носимые гаджеты обычно имеют защиту от попадания на них фото. По её мнению с таким аккумулятором пот из помехи превращается в полезный источник энергии. Она считает, что он поможет улучшить проводимость печатных межсоединений, и даже может быть использован в качестве электролита в эластичных аккумуляторах.
 

Новый способ питания аккумулятора

Аккумулятор, разработанный специалистами NTU, создан с помощью печатной краски, которая содержит чешуйки серебра и гидрофильного вещества (уренат-акрилат). Эти вещества функционируют, как электроды аккумуляторные батареи. Всё это размещено на эластичном текстильном материале.

При контакте серебряных чешуек с человеческим потом, ионы хлорида и кислотность приводят к слипанию чешуек, увеличивая их электропроводность. Химическая реакция также вызывает протекание электрического тока между электродами. При растягивании материала аккумулятора его сопротивление снижается ещё больше. Это значит, что его можно использовать при нагрузках (например, во время кардиотренировок).

Эластичный текстильный материал имеет высокую абсорбирующую способность и задерживает много пота. Поэтому аккумулятор работает даже в условиях непостоянного потоотделения. Это важный момент, поскольку объём пота, который выделяет человеческое тело, изменяется и зависит от условий окружающей среды, времени суток и области тела.

Профессор Ли также добавляет, что устройство получилось долговечным, и оно может выдерживать ежедневное использование и многократное воздействие пота. Малая толщина разработанного аккумулятора решает проблему эстетики в носимых устройствах. Сделать традиционные аккумуляторы такой толщины сложно, и они будут нести слишком малый заряд.

В будущем исследовательская группа планирует дополнительно изучить влияние на производительность аккумулятора такого фактора, как тепло человеческого тела.