ساخت منبعی برای تامین انرژی منسوجات الکترونیکی

به گزارش روز یکشنبه گروه علم و آموزش ایرنا، این گروه از ماده جدید Mxene که در سال ۲۰۱۱ در دانشگاه درکسل کشف شد برای ایجاد یک ابرخازن مبتنی بر منسوجات استفاده کرد که می‌تواند در مدت چند دقیقه شارژ شود و انرژی مورد نیاز یک حسگر دمایی میکروکنترلر و دستگاه ارتباط رادیویی داده‌ها را برای تقریباً دو ساعت تأمین کند.

یوری گوگوتی در دانشکده مهندسی درکسل گفت: این یک پیشرفت چشمگیر برای فناوری پوشیدنی است. برای ادغام کامل این فناوری در پارچه، ما همچنین باید بتوانیم منبع تغذیه یکپارچه را در آن ادغام کنیم.

این مطالعه بر اساس تحقیقات قبلی است که به بررسی دوام، هدایت الکتریکی و ظرفیت ذخیره انرژی منسوجات حاوی Mxene می‌پردازد. آخرین نتایج نشان می‌دهد که این فناوری نه تنها می‌تواند در منسوجات استفاده شود، بلکه می‌تواند انرژی کافی را برای راه‌اندازی ادوات قابل برنامه‌ریزی برای جمع‌آوری و انتقال داده‌های زیست‌محیطی برای ساعت‌ها تامین کند.

تاتیانا هریورچوک از محققان این پروژه اظهار داشت: در حالی که مواد زیادی وجود دارد که می‌توانند در منسوجات ادغام شوند، Mxene به دلیل هدایت طبیعی و توانایی پراکندگی در آب به‌عنوان یک راه حل کلوئیدی پایدار، نسبت به سایر مواد از مزیت مشخصی برخوردار است. ابرخازن ما چگالی انرژی بالایی ارائه می‌دهد.

محققان این پروژه در حال بررسی احتمال تطبیق Mxene به عنوان یک نانوماده دو بعدی رسانا هستند تا از آن به‌عنوان پوششی که می‌تواند در طیف گسترده‌ای از مواد استفاده شود به منظور ایجاد خواص رسانایی، دوام، نفوذپذیری، تابش الکترومغناطیسی و ذخیره انرژی به کار گرفته شود.

این تیم به دنبال راه‌های استفاده از نخ رسانا Mxene برای ایجاد منسوجات است که حس و پاسخ به دما، حرکت و فشار را نشان می‌دهد.

آنها برای ایجاد حداکثر ظرفیت ذخیره انرژی، استفاده از حداقل مقدار ماده فعال و گرفتن کمترین میزان فضای برای کاهش هزینه‌های کلی تولید و حفظ انعطاف‌پذیری این طراحی را انجام داده است.

براساس گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، برای ایجاد ابرخازن، این تیم الیاف پنبه بافته شده را در محلول Mxene فرو برد و سپس روی یک ژل الکترولیت کلرید لیتیوم لایه‌بندی کرد. هر سلول ابرخازن از دو لایه منسوجات پوشیده از Mxene با جداکننده الکترولیت ساخته شده است.

برای ایجاد یک پچ با قدرت کافی برای راه‌اندازی دستگاه‌های الکترونیکی، این تیم پنج سلول را کنار هم قرار داد تا یک منبع ایجاد کند که می‌تواند ۶ ولت را شارژ کند، همان مقدار باتری که اغلب برای تامین انرژی چرخ دستی‌های گلف و فانوس‌های برقی استفاده می‌شود.

الکس اینمان گفت: ما به پیکربندی بهینه شده یک پشته پنج سلولی با روکش ۲۵ سانتی‌متر مربع رسیدیم. همچنین سلول‌ها را برای جلوگیری از تخریب در خلاء ایجاد کردیم.