Применение эластичных батарей в бытовых устройствах
«Больше возможностей в меньшем объеме» — основной девиз разработчиков портативных устройств. Смартфоны сочетают в себе телефон, компьютер, фотоаппарат и многое другое, прекрасно помещаясь в кармане. Следующий шаг — внедрение подобных устройств в элементы одежды и аксессуары, что сделает использование гаджета более удобным.
В настоящее время велик спрос на смарт-часы, совмещённые со смартфоном, либо им непосредственно являющиеся. Разновидность — фитнес-часы, которые показывают давление и пульс спортсмена, маршрут и скорость движения, длительность тренировки и многое другое.
Чтобы телефон можно было с легкостью обернуть вокруг руки, нужен гибкий корпус, экран, а также аккумуляторы. Именно о последних и пойдет речь в этой статье.
Американец Джон Роджерс создал батарею, способную растягиваться до 150% от первоначальной ширины. Принцип работы основан на оригами Миура – способе складывания плоских объектов с образованием эластичной объемной конструкции. Этот метод используется в разных областях науки и техники: от аккумуляторов до способов укладки солнечного паруса.
Изготовленные с помощью оригами Миура фигуры имеют существенный недостаток: сжатая батарея перестает быть двумерной, сильно расширяясь по высоте. Эту проблемы можно решить, изменив форму изначальной заготовки. Джон Роджерс и его коллеги произвели батареи, способные растягиваться без потери мощности и без изменения высоты. В будущем, гибкие аккумуляторы такой конструкции могут быть встроены в налобные повязки и ремешки часов.
Компания LG разработала технологию, позволяющую изготавливать аккумуляторы в виде кабеля. За основу взят принцип действия обычных литиево-ионных батарей, но анод и катод представляют собой плетение из тонких медных и алюминиевых нитей, между слоями которых располагается электролитическая жидкость. Данную конструкцию можно свободно изгибать и скручивать. Кабель продолжает работать даже будучи завязанным в узел, что позволяет применять технологию при изготовлении одежды.
Еще одним вариантом эластичной литиево-ионной батареи является набор активных элементов, расположенных на растяжимой основе из кремниевого эластомера. Работоспособность сохраняется при растяжении до 300% от начальной ширины. Устройство рассчитано на интеграцию в имплантаты, поэтому заряжается бесконтактно.
Вместо жесткой меди в проводах можно использовать сплав галлия и индия, который при нормальной температуре остается жидким. Такому проводнику не страшны деформация и растяжение. Опасны только механические повреждения и разрезы, в результате которых проводящее вещество может вытечь.
Разработка новых материалов и методов открывает поистине грандиозные возможности для создания портативных устройств. Уже существуют смартфоны на запястье, и вполне возможно, что скоро появятся свитера с подогревом и возможностью подзаряжать от них гаджеты.