Замислите да планинарите у планинама када наиђе мећава. Упркос топлом омотачу, телесна температура почиње да опада. Али не бој се. Сензори температуре у капуту осећају да вам постаје хладније, активирате грејне елементе уграђене у тканину. Савршено здравим, настављате свој поход.
Звучи као паметна идеја, зар не? Зашто то није стварност? Једном речју, батерије. Технологија батерија не напредује тако брзо као што је носива технологија, што значи да ће се носити - паметни сатови, фитнес трактори, медицински сензори уграђени у одећу - или да буду опремљени гломазним батеријама или укључени у пуну интервал.
Сада, истраживачи у Великој Британији имају нови развој који би могао довести до решења: флексибилан, батеријски уређај направљен од графена који се може директно штампати на готово било чему.
„Можете да штампате батерије на флексибилној подлози попут текстила“, каже Мохаммад Назмул Карим, сарадник са Националног института за грапхене на Универзитету у Манцхестеру. "И то се може брзо наплатити."
Уређаји, недавно описани у часопису 2Д Материалс, технички нису батерије, већ суперкондензатори, који складиште енергију на својим површинама статичким набојем. Могу се напунити изузетно брзо у поређењу с батеријама - у секунди, а не минутима или сатима - и не губе временом своје могућности складиштења енергије, чак ни након милиона и милиона набоја.
Суперкондензатори које су развили Карим и његов тим направљени су од графена, дводимензионалне решетке угљеника дебљине само једног атома. Истраживачи су користили основну технику сито штампања да би на памучну тканину исписали флексибилни суперкондензатор масти од графен-оксида. Тканина се може носити, растезати и чак бацати у прање без уништавања могућности пуњења суперкапацитета.
"Ако имате комад тканине и на њега нанесете графен, то га не чини само проводним, већ га и чини јачим", каже Карим.
Графен се може развући и до 20 процената већи од првобитне величине без пуцања. То је један од разлога што се сматра толико обећавајућим за носивост, која се мора кретати с телом.
Почетни циљ тима је да користи графене суперкондензаторе за медицинске сензоре: носиве мониторе срца, температурне сензоре и ЕЕГ сензоре за надгледање сна и других можданих активности. То би се могло догодити за само двије или три године, процјењује Карим. Друга употреба - одјећа коју наплаћујете свој мобилни телефон, носиви рачунари, чак и јакна за стабилизацију температуре коју сам описао - била би значајно даље низ пут.
Носљива технологија - све од паметних сатова до фитнес пратилаца до носивих камера до медицинских сензора уграђених у одећу - је велики посао. Недавна анализа ЦЦС Инсигхт указује да ће индустрија до 2020. године коштати око 34 милијарде долара. Међутим, пуњење је стални проблем за програмере који могу да се носе. Нико не жели да скине наруквицу да се пуни средином дана. Дакле, потрага за бољим батеријама и алтернативним решењима за пуњење траје већ годинама. Многе компаније наплаћују бежично пуњење као талас будућности носивих ствари - једноставно можете ући у кухињу и бежични пуњач напунити на зиду док кувате вечеру, чак и ако га не скидате. Али технологија је још увек у фази развоја, а потрошачи су се до сада полако загревали до релативно спорих и скупих бежичних пуњача на тржишту.
Карим упозорава да ни графен није сребрни метак.
„Има пуно препуне графена и морамо бити опрезни“, каже он.
Један од главних изазова је прављење великих количина висококвалитетног графена. Једноставно је и лако направити графен слабијег квалитета, што је у реду за неке апликације. Али, најбољи квалитет графена је и даље скуп и захтеван, раде истраживачи.
„Одржавање високог квалитета графена у скалабилним количинама је велики изазов“, каже Карим.
Још један недостатак графена је тај што не проводи струју као и метале. Иако су суперкондензатори на бази графена снажни и флексибилни, као и релативно еколошки прихватљиви, кондензатори од сребра или бакра су проводљивији. Зависно од употребе, може бити пожељно једно или друго.
Па погледајте овај простор. За деценију или две можда ћемо описивати нову зимску јакну са графенским суперкапациторима, савршену за ваше следеће путовање на Хималају.
