Affinché la tecnologia indossabile emergente possa avanzare, ha bisogno di migliori fonti di energia. Ora i ricercatori della Michigan State University hanno fornito una potenziale soluzione tramite foreste di nanotubi di carbonio accartocciate, o foreste CNT.

Changyong Cao, direttore del Laboratorio di macchine morbide ed elettronica di MSU, ha guidato un team di scienziati nella creazione di supercondensatori altamente elastici per alimentare dispositivi elettronici indossabili. Il supercondensatore di nuova concezione ha dimostrato solide prestazioni e stabilità, anche quando viene allungato all'800% della sua dimensione originale per migliaia di cicli di allungamento/rilassamento.

I risultati della squadra, pubblicato sulla rivista Materiali energetici avanzati , può stimolare lo sviluppo di nuovi sistemi elettronici di energia estensibile, dispositivi biomedici impiantabili, così come sistemi di imballaggio intelligenti.

"La chiave del successo è l'approccio innovativo di accartocciare array di CNT allineati verticalmente, o foreste CNT, " disse Cao, Professore assistente della MSU School of Packaging. "Invece di avere un film sottile e piatto strettamente vincolato durante la fabbricazione, il nostro design consente alla foresta CNT interconnessa tridimensionalmente di mantenere una buona conduttività elettrica, rendendolo molto più efficiente, affidabile e robusto."

La maggior parte delle persone conosce la tecnologia indossabile nella sua forma base come iWatch che comunicano con gli smartphone. In questo esempio, sono due pezzi di tecnologia che hanno bisogno di batterie. Ora immagina chiazze di pelle intelligente per le vittime di ustioni che possono monitorare la guarigione mentre si alimentano:questo è il futuro che l'invenzione di Cao può creare.

In campo medico, si stanno sviluppando dispositivi elettronici estensibili/indossabili che sono in grado di contorsioni estreme e possono conformarsi a complicate, superfici irregolari. Nel futuro, queste innovazioni potrebbero essere integrate nei tessuti e negli organi biologici per rilevare le malattie, monitorare il miglioramento e persino comunicare con i medici.

Il fastidioso problema, però, è stata una fonte di alimentazione indossabile complementare, una che dura ed è durevole. Perché sviluppare nuove fantastiche patch se devono scaricare pacchi batteria ingombranti che si surriscaldano e richiedono una ricarica? (è estremo, ma rende l'idea.)

La scoperta di Cao è la prima ad utilizzare CNT accartocciati per applicazioni di accumulo di energia estensibile, che crescono come alberi con i loro baldacchini aggrovigliati su ostie. questa foresta, però, è alta solo 10-30 micrometri. Dopo aver trasferito e accartocciato, la foresta CNT forma impressionanti modelli estensibili, come una coperta. La foresta CNT interconnessa 3-D ha una superficie più ampia e può essere facilmente modificata con nanoparticelle o adattata ad altri progetti.

"È più robusto; è davvero una svolta nel design, " disse Cao, che è anche assistente professore in ingegneria meccanica e ingegneria elettrica e informatica. "Anche quando è allungato fino al 300% in ogni direzione, conduce ancora in modo efficiente. Altri design perdono efficienza, di solito possono essere allungati in una sola direzione o non funzionare completamente quando sono allungati a livelli molto più bassi."

In termini di capacità di raccogliere e immagazzinare energia, Le nano-foreste accartocciate di Cao hanno superato la maggior parte degli altri supercondensatori basati su CNT noti per l'esistenza. Anche se la tecnologia più performante può sopportare migliaia di cicli di stretching/rilassamento, c'è ancora spazio per miglioramenti.

Le nanoparticelle di ossido di metallo possono essere facilmente impregnate nei CNT accartocciati in modo che l'efficienza dell'invenzione migliori molto di più. L'approccio appena inventato dovrebbe stimolare il progresso dei sistemi elettronici estensibili autoalimentati, Ha aggiunto Cao.