Инновационный источник энергии для носимой электроники

Исследователи из университета Кейс Вестерн Резерв создали гибкие проволочные микросуперконденсаторы, которые могут быть вплетены в одежду, что делает возможным их применение в сфере носимой электроники. Включение таких компонентов параллельно либо последовательно позволяет получить нужную ёмкость в зависимости от потребности системы.

И хотя наметился некоторый прогресс в разработке различных носимых камер, умных очков, датчиков, мониторов активности и состояния здоровья, одна важная проблема остаётся – неудобные и громоздкие источники питания. По словам разработчиков, индустрия одежды уже сформировалась, и для генерирования достаточных объёмов энергии в рамках ограниченных размеров нужно новое решение. Инженеры создали нанотрубки из оксида титана, размещённые поверх титанового провода, играющего роль основного электрода. Увеличив площадь поверхности электрода, разработчики повысили ёмкость микросуперконденсатора.

Конденсаторы – это близкие родственники аккумуляторных батарей. Однако первые позволяют осуществлять зарядку и разрядку значительно быстрее. В новом суперконденсаторе модифицированная титановая проволока покрыта твёрдым электролитом из поливинилового спирта и фосфорной кислоты. Проволока обёрнута слоем из выровненных нанотрубок, служащих в качестве второго электрода. Трубки из оксида титана, являющиеся полупроводниками, разделяют две активные части электродов, предотвращая короткое замыкание.

Испытания показали повышение способности хранить заряд с 0,57 до 0,9–1,04 мФ на 1 мкм по мере увеличения количества слоёв покрытия из нанотрубок с 1 до 2–3. Микросуперконденсатор показал удельную энергию 0,16 х 10^-3 мВт*ч на 1 куб. см при удельной мощности 0,01 мВт на 1 куб. см. После 1000 циклов разрядки/зарядки компонент сохранил как минимум 80 % своей первоначальной ёмкости. Сотни изгибов суперконденсатора под углом 180 град. не ухудшили его рабочие характеристики.

Инновационные микросуперконденсаторы очень гибки, поэтому возможно их вплетение в различные ткани. Кроме того, подобные компоненты могут работать в качестве биодатчиков, имплантированных под кожу человека.