g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Kumaş süper kapasitörler: yeni nesil giyilebilir cihazlar için yeni bir seçim!

Kılavuz

Yakın zamanda, Massachusetts Amster Üniversitesi'nden bir bilim insanı ekibi, giysiye kolayca entegre edilebilen bir şarj depolama sistemi üretmek için yeni bir yöntem geliştirdi.

arka fon

Günümüzde giyilebilir sensörler, insan sağlığının izlenmesi için önemli bir yenilikçi teknoloji haline geldi. Giyilebilir sensörün izleyebileceği fizyolojik parametreler şunları içerir: kalp atış hızı, vücut ısısı, egzersiz hacmi, ter, uyku, kalori, kan basıncı, kan oksijeni, glikoz vb. Ve hatta şiddetli epilepsi, diyabet ve diğer hastalıkları tespit etmek için kullanılabilir ve hatta yara iyileşmesini izlemek için bile kullanılabilir. Olay.

Şiddetli nöbetleri tespit etmek için akıllı bilezik (Resim kaynağı: LivAssured)

Kandaki oksijen seviyesini tespit etmek için esnek sensör (Resim kaynağı: Yasser Khan, Arias Research Group, University of California, Berkeley)

Diyabeti tespit etmek ve tedavi etmek için akıllı bir bileklik (Resim kaynağı: Hui Won Yun, Seul Ulusal Üniversitesi)

Bununla birlikte, sağlık izleme için giyilebilir sensörlerin geliştirilmesinin önündeki ana engellerden biri, hafif ve uzun ömürlü güç kaynaklarının olmamasıdır.

Yenilikçilik

Kısa süre önce, Massachusetts Amster Üniversitesi'nde malzeme kimyacısı olan Trisha L. Andrew liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, şarj depolama sistemleri üretmek için yeni bir yöntem geliştirdi. Şarj depolama sistemi kolayca giysiye entegre edilebilir, yani "giysi üzerindeki yük depolama modelini işleyin."

(Fotoğraf kredisi: Massachusetts Amster Üniversitesi / Trisha Andrew)

Bu araştırmanın ilgili ayrıntıları, ACS Applied Materials and Interfaces dergisinde çevrimiçi olarak yayınlanmaktadır.

teknoloji

Andrew şöyle açıkladı: "Piller veya diğer enerji depolama sistemleri, taşınabilir, giyilebilir, sindirilebilir veya esnek teknik cihazların çoğunda hâlâ bileşenleri" kısıtlıyor ". Bu cihazlar genellikle çok büyük, çok ağır ve Esnek ol."

Yeni yöntemleri minyatür bir süper kapasitör kullanır ve buharla kaplanmış iletken bir ipliği bir polimer film ile birleştirir ve ayrıca elektrotları kumaş destek üzerinde hizalayarak oluşturulan esnek bir ağ oluşturmak için özel bir dikiş tekniğini birleştirir. . Ortaya çıkan katı hal cihazı, şarjı kendi boyutunda depolama konusunda güçlü bir yeteneğe sahiptir ve giyilebilir biyosensörlere güç vermesini sağlayan başka özelliklere sahiptir.

(Resim kaynağı: referans [2])

değer

Andrew, araştırmacıların birçok farklı elektronik devre bileşeninin boyutunu önemli ölçüde azaltmalarına rağmen, şimdiye kadar enerji depolama cihazlarının boyutunu küçültemediklerini sözlerine ekledi. "Bu kağıt aracılığıyla, laboratuvarımızda üretilen buharla kaplanmış iplikler kullanarak giysilere enerji depolama desenlerini tek tek işleyebileceğimizi gösteriyoruz. Bu araştırma, kendi kendine çalışan akıllı kumaşlarda kolay dikiş devrelerinin kapısını açıyor. "

Doktora sonrası araştırmacısı ve makalenin ilk yazarı Andrew ve Lushuai Zhang ile kimya mühendisliği alanında yüksek lisans öğrencisi olan Wesley Viola, süper kapasitörlerin giyilebilir şarj depolama devreleri için ideal adaylar olduğuna dikkat çekti, çünkü bunlar doğal olarak güç yoğunluğu açısından pillerden daha yüksek.

Ancak şunları eklediler: "Yüksek iletkenliğe ve hızlı iyon taşıma özelliğine sahip elektrokimyasal olarak aktif malzemeleri kumaşlara entegre etmek son derece zordur." Andrew ve meslektaşları bize gaz fazı kaplamalarının yapıldığını gösterdiler. İşlem, yoğun şekilde bükülmüş iplikler üzerinde gözenekli bir iletken polimer oluşturur. Bu tür iplikler, elektrolit iyonları ile kolayca doldurulur ve önceki boyalı veya çıkıntılı fibere kıyasla, her bir birim uzunluk daha yüksek bir şarj depolama kapasitesi sağlayabilir.

Amst Massachusetts Üniversitesi Giyilebilir Elektronik Laboratuvarı yöneticisi Andrew, kumaş bilim adamlarının buhar biriktirme teknolojisini zor ve maliyetli olduğu için kullanmak istemediklerini söyledi. Ancak son zamanlarda yapılan araştırmalar, bu teknolojinin maliyetleri düşük tutarken büyük ölçekte uygulanabileceğini göstermiştir.

Şu anda, kendisi ve ekibi, yeni nakış şarj depolama dizisini elektronik kumaş sensörleri ve düşük güçlü mikro işlemcilerle birleştirmek için Massachusetts Amster Üniversitesi Uygulamalı Yaşam Bilimleri Enstitüsü'nün Kişiselleştirilmiş Sağlık İzleme Merkezi'ndeki ortaklarla işbirliği yapıyor. , Gün boyunca bireysel yürüyüş ve eklem hareketlerini izleyebilen bir sensör oluşturmak.

gözden geçirmek

Kumaş süper kapasitörler yaratmadaki bu yeni başarıyı tanıttıktan sonra, belki herkes bu alandaki yenilikler hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyecektir. Daha sonra yazar, sizi geçmişte tanıtılan kumaş süper kapasitörlerindeki ve akıllı kumaş güç kaynağındaki yenilikleri incelemeye götürür.

1) Nanyang Teknoloji Üniversitesi'ndeki (NTU Singapur) bilim adamları tarafından tasarlanan kumaş benzeri güç kaynağı, kesildikten, katlandıktan veya gerildikten sonra işlevini kaybetmez.

(Resim kaynağı: Nanyang Teknoloji Üniversitesi, Singapur)

2) Birleşik Krallık'taki Manchester Üniversitesi tarafından geliştirilen katı hal esnek süper kapasitör ekipmanı. İletken grafen oksit mürekkep kullanılarak serigrafi teknolojisi ile pamuklu kumaşlar gibi tekstiller üzerine direkt olarak basılabilmektedir.

(Resim kaynağı: Manchester Üniversitesi)

3) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Drexel Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, daha hızlı ve felaket bir şekilde sızma veya çarpma olasılığı daha düşük olan piller ve süper kapasitörler gibi enerji depolama cihazları yapmak için kullanılabilecek kumaş benzeri bir elektrot tasarladı.

(Resim kaynağı: Drexel Üniversitesi)

4) Amerika Birleşik Devletleri Georgia Institute of Technology araştırmacıları tarafından geliştirilen fiber kumaş, güneş ışığından enerji elde edebilir ve aynı zamanda giyilebilir cihazlar, akıllı telefonlar ve akıllı cihazlar gibi elektronik ürünlere güç sağlamak için egzersiz yapabilirler.Maliyeti düşüktür ve seri üretilebilir.

(Resim kaynağı: Georgia Teknoloji Enstitüsü)

5) İsveçli bilim adamları tarafından geliştirilen, kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen piezoelektrik kumaş.Yük arttıkça ıslanır ve elektrik üretir.

(Fotoğraf kredisi: Johan Bodell / Chalmers Teknoloji Üniversitesi)

6) Dallas'taki Texas Üniversitesi'nden (UTD) ve Güney Kore'deki Hanyang Üniversitesi'nden bilim adamları tarafından yönetilen uluslararası bir bilimsel araştırma ekibi tarafından geliştirilen yüksek teknoloji ürünü "Twistron", gerildiğinde veya büküldüğünde elektrik üretebilir.

(Resim kaynağı: UTD)

7) Massachusetts Amster Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen hava geçirgen, esnek, metal içermeyen elektrotlar ve bu tür elektrotlarla entegre akıllı giysiler kendi kendine çalışacak.