研究人员已经开发出一种可充电锂离子电池的超长纤维织成布料。电池可以使各种各样的可穿戴电子设备,甚至可能被用来制造3 d打印电池几乎任何形状。
研究者设想新的可能性为自供电的通信、传感、和计算设备可以穿普通的衣服,以及设备的电池也可以兼具结构部分。
在一个概念验证,新电池技术背后的团队产生了世界上最长的弹性纤维电池,长140米,证明材料可以制造任意长的长度。今天在《华尔街日报》描述的工作今天材料。麻省理工学院博士后Tural Khudiyev(现在新加坡国立大学的助理教授),前麻省理工学院博士后荣格Tae李(现为庆熙大学教授)、和便雅悯原矿SM的13个博士的17个(目前在苹果)是论文的主要作者。其他合作者是麻省理工学院教授芬克尤尔,居李约翰Joannopoulos,七人在麻省理工学院和其他地方。
研究人员,包括这个团队的成员,此前表现出纤维,含有各种各样的电子元器件,包括发光二极管(led)、光电传感器、通信和数字系统。其中很多是种,耐洗,实际用于耐磨产品,但迄今为止,所有依赖于外部电源。这纤维电池,这也是种,耐洗,可以使这些设备是完全独立的。
新纤维电池生产用小说电池凝胶和标准光纤拉丝系统始于包含的所有组件的大缸,然后加热到略低于其熔点。材料绘制一条狭窄压缩所有部分的一小部分原始直径,同时保持所有的原始安排部分。
而其他人则试图使电池在纤维形成,Khudiyev说,这些都是结构化与关键材料在外面的纤维,而这个系统嵌入锂和其他材料在纤维内部,直接与外部涂层保护,从而使这个版本稳定、防水。这是第一个演示sub-kilometer长纤维电池既足够长的实际应用和高度耐用,他说。
事实上,他们能够使一个140米纤维电池显示“没有明显的长度上限。我们肯定能做一个公里尺长度。”他说。演示设备使用新的纤维电池包含“li fi”通信系统——一个使用的光脉冲的传输数据,并包含一个麦克风,前置放大,晶体管和二极管建立光学数据两个织物设备之间的联系。
“当我们嵌入活性材料在纤维内部,这意味着敏感电池组件已经封好,”Khudiyev说,“和所有活动材料非常完整,所以他们不会改变他们的立场”在绘图过程中。另外,由此产生的纤维电池更薄和更灵活的收益率比,一个方面是length-to-width分数,到一百万年,这是超出其他设计,这使得它实际使用标准的织造设备创建织物,将电池和电子系统。2022世界杯美洲区赛程表
迄今为止,140米纤维产生一个能量存储容量123毫安时,可以收取smartwatches或手机,他说。光纤设备只有几百微米厚,薄比以往任何纤维形式生产电池。
“我们的方法的好处是,我们可以在单个纤维嵌入多种设备李说,“与其他方法需要集成多个光纤设备。”他们展示了集成LED和锂电池在一个单一的纤维和他认为超过三个或四个设备可以组合在未来在这么小的空间。“当我们整合这些纤维含有无需多设备,总将推进一个紧凑的织物计算机的实现。”
除了个人一维纤维,可以编织生产二维织物,材料也可以用于3 d打印或自定外形系统创建坚实的对象,如外壳既能提供设备的结构及其电源。为了演示这个功能,一个玩具潜艇用电池纤维为其提供电力。将电源纳入这些设备可以降低整体的结构重量,所以他们可以达到提高效率和范围。
“这是第一个纤维电池的3 d打印设备,“Khudiyev说。“如果你想把复杂的对象”通过3 d打印包含电池的设备,他说,这是第一个系统,可以实现。“印刷之后,你不需要添加什么,因为一切都已经在纤维内部,所有的金属,所有活动材料。它只是一个一步印刷。这是第一次。”
他说,这意味着现在“计算单位可以放到日常物品,包括li fi。”
团队已经申请了专利的过程和持续发展进一步提高执政能力和变化的材料用来提高效率。Khudiyev说,这种纤维电池将用于商业产品在几年之内。
的研究是由麻省理工学院MRSEC计划支持的美国国家科学基金会,美国陆军研究实验室通过士兵纳米技术研究所、国家科学基金会的研究生研究奖学金计划,和韩国国家研究基金会。
来源:https://web.mit.edu/