اجرای پروژه‌ای در راستای تولید منسوجات الکترونیکی هوشمند

به گزارش روز چهارشنبه ایرنا از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مرجان بارک زهی، فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «ساخت و مشخصه یابی ابرخازن منعطف بر پایه پارچه پلی استر با استفاده از گرافن و پلی پیرول» گفت: با توجه به توسعه ابزارهای تجدیدپذیر ذخیره انرژی در سال های اخیر، ابزارهای الکترونی منعطف با قابلیت اتصال به پوشاک به موضوعی مهم تبدیل شده اند.

وی افزود: منسوجات با خواصی مانند انعطاف پذیری، داشتن فضای فراوان برای بارگذاری مواد فعال، سبکی وزن، قیمت کم، ایمنی، قابلیت تنفس پذیری، استحکام مکانیکی از کاندیدای مناسب به منظور استفاده در بستر الکترودهای ابرخازنی منعطف به شمار می روند.

این محقق خاطر نشان کرد: در این پروژه، ابرخازن منعطفی بر پایه پارچه توسط پوشش دهی بهینه گرافن و پلی پیرول و با استفاده از الکترولیت ژلی با اندازه سطح cm-۲ ۱×۱ ساخته شده است. این ابزار ظرفیت سطحی به بزرگی mF cm-۲ ۲۳۰ در اختیار می گذارد که در میان ابزارهای انعطاف پذیر بر پایه منسوجات مقدار قابل توجهی است.

وی ادامه داد: چنین ابرخازنی به راحتی از طریق روش های ساده مثل دوختن قابل اتصال به پوشاک خواهد بود و از آنجا که از بستر منسوج بر پایه پلی استر بهره می برد، بسیاری از ویژگی های اساسی پوشاک از قبیل سبکی، انعطاف پذیری، نفوذپذیری مناسب هوا، استحکام مکانیکی و ثبات شستشویی را دارا است.

محقق دانشگاه امیرکبیر عنوان کرد: در این طرح، پارچه پلی استری با اکسید گرافن احیا شده و پلی پیرول پوشش دهی شده و پس از بررسی های میکروسکوپی و ساختاری، رسانش الکتریکی و تاثیر شستشو بر رسانش آن ارزیابی شده است.

بارک زهی با بیان اینکه در این طرح ابزار ابرخازن با استفاده از الکترولیت ژلی پلی وینیل الکل/اسیدسولفوریک و جداکننده سلولزی ساخته شده و توسط آزمون های الکتروشیمیایی در سیستم دوالکترودی و سه الکترودی تحت شرایط عادی و خمش مورد بررسی قرار گرفته است، عنوان کرد: بیشترین مقدار ظرفیت سطحی در آزمون ولتامتری چرخه ای mF cm-۲ ۲۳۰ در mV s-۱ ۱ است که پس از 6 هزار دوره ولتامتری چرخهای ۷۶درصد آن حفظ شده است؛ همچنین این ابزار، چگالی انرژی μW h cm-۲ ۱۱ و چگالی توان mW cm-۲ ۰۳/۰ در اختیار می گذارد.

وی با بیان اینکه نتیجه این پروژه در البسه ورزشی، پزشکی، سرگرمی و ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی قابل پیاده سازی است، گفت: با توجه به اینکه توسعه ابزارهای منعطف ذخیره ساز انرژی در فاز تحقیقاتی در حال انجام است، نخست لازم است ابزارهایی بر پایه مواد ارزان، ایمن و دوستدار محیط زیست، با پایداری مناسب و با توان و انرژی مطلوب برای مصارف کاربردی ساخته شوند و سپس تجاری سازی آنها دنبال شود.

این محقق در رابطه با چالش تجاری سازی ابرخازن های منعطف اظهار داشت مهمترین چالش پیش‌رو در حال حاضر افزایش توان و انرژی در عین حفظ پایداری این ابزارها است.

وی افزود: فاز آزمایشگاهی و ساخت ابرخازن طی هشت ماه در آزمایشگاه الکتروشیمی دانشگاه اسلو به انجام رسیده است.

نتایج حاصل از این پایان نامه که با همکاری مرکز علم مواد و نانوتکنولوژی (SMN) دانشگاه اسلو (نروژ) به انجام رسیده، در ۲ مقاله ISI در ژورنال Electrochimica Acta و یک مقاله علمی پژوهشی در ژورنال Journal of Textiles and Polymers به چاپ رسیده است.

مجید منتظر، فرهاد شریف از اساتید و اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، راهنمای این طرح پژوهشی بوده اند. هم چنین پروفسور ترولس نوربی و  آتاناسیوس چاتزیتاکیس از دانشگاه اسلو در اجرای این طرح پژوهشی مشارکت داشته اند.