Wszechstronne włókno charakteryzuje się lepszym magazynowaniem energii i elastycznością

Najnowsze urządzenia do noszenia, takie jak Galaxy Ring firmy Samsung i Vision Pro firmy Apple, przenoszą opiekę zdrowotną na wyższy poziom, umożliwiając nawet wirtualną pracę. Ze względu na cechy urządzeń przenośnych, które wymagają, aby były małe i lekkie, istnieją nieuniknione ograniczenia pojemności baterii, co pozostaje techniczną barierą w integracji różnorodnych funkcji. Aby urządzenia ubieralne mogły w pełni realizować swoje wyobrażone życie, konieczne jest opracowanie lżejszej metody magazynowania energii.

the Koreański Instytut Nauki i Technologii (KIST) Ogłoszono, że wspólny zespół badawczy kierowany przez dr Hyunsoo Jeonga i Namdonga Kima z Centrum Funkcjonalnych Materiałów Kompozytowych w oddziale w Jeonbuk oraz dr Seungmina Kima z Centrum Materiałów Fuzyjnych Węgla opracował włóknopodobny materiał elektrodowy, który może przechowywać energia. . Włókno jest mocne, lekkie i bardzo elastyczne, co zapewnia większą swobodę w zakresie kształtu urządzeń przenośnych oraz możliwość ich wytwarzania w różnych kształtach i zastosowaniach.

Włókna nanorurek węglowych są elastyczne, lekkie i posiadają doskonałe właściwości mechaniczne i elektryczne, co czyni je obiecującym materiałem na urządzenia do noszenia. Jednak ze względu na ich małą powierzchnię właściwą i brak aktywności elektrochemicznej, we wcześniejszych badaniach wykorzystywano je głównie jako kolektory prądu i pokrywano ich powierzchnię materiałami aktywnymi. Jednak takie podejście jest nie tylko nieekonomiczne ze względu na wysoki koszt dodatkowych materiałów i procesów, ale także wiąże się z dużym prawdopodobieństwem oddzielenia się materiału aktywnego od włókien podczas długotrwałego użytkowania lub odkształcenia fizycznego.

Aby rozwiązać ten problem, zespół badawczy KIST opracował włóknisty materiał elektrodowy o dużej zdolności magazynowania energii bez konieczności stosowania materiałów aktywnych. Zespół opracował włókna nanorurek węglowych o aktywności elektrochemicznej i doskonałych właściwościach fizycznych poprzez obróbkę kwasem i modyfikowanie nanorurek węglowych w proszek, a następnie przędzenie ich we włókna.

Zmodyfikowane włókna nanorurek węglowych mają 33 razy większą zdolność magazynowania energii, 3,3 razy większą wytrzymałość mechaniczną i 1,3 razy większą przewodność elektryczną niż zwykłe włókna nanorurek węglowych. Co więcej, ponieważ materiał elektrody do magazynowania energii został opracowany przy użyciu wyłącznie czystych włókien nanorurek węglowych, może być produkowany masowo przy użyciu technologii przędzenia na mokro.

Testowane z superkondensatorami światłowodowymi wykazały, że zachowały one prawie 100 procent swojej wydajności po zawiązaniu węzła i 95 procent swojej wydajności po 5000 testów zginania. Dobrze sprawdzają się również po wpleceniu w opaski do zegarków cyfrowych przy użyciu mieszanki zwykłych włókien i włókien nanorurek węglowych, po zgięciu, złożeniu i umyciu.

Dr Kim Seung-min z KIST wyjaśnił znaczenie badania, mówiąc: „Potwierdziliśmy, że nanorurki węglowe, które ostatnio zaczęły ponownie przyciągać uwagę jako materiały przewodzące do akumulatorów wtórnych, mogą być stosowane w znacznie szerszym zakresie dziedzin .” „Włókna nanorurek węglowych stanowią konkurencyjną dziedzinę, ponieważ dysponujemy oryginalną technologią i nie ma znaczącej luki technologicznej w stosunku do krajów rozwiniętych” – powiedział dr Hyun Soo Jeong, współbadacz, i dodał: „Będziemy kontynuować nasze badania, aby je zastosować”. Jest to materiał niezbędny do niekonwencjonalnego magazynowania energii”. Inny współbadacz, dr Nam Dong Kim, powiedział: „Obecnie prowadzimy badania nad zastosowaniem tej technologii w akumulatorach światłowodowych o większej gęstości energii, wykraczającej poza superkondensatory”.