"Malzeme, Örneğin, Pili İstediğiniz Gibi Şekillendirmek İçin Bir 3D Yazıcıda Kullanılabilir. Bu, Yeni Bir Teknoloji Türünün Önünü Açar"

Linköping Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan Aiman ​​Rahmanudin, "Dokusu biraz diş macununa benziyor. Malzeme örneğin, pili istediğiniz gibi şekillendirmek için bir 3D yazıcıda kullanılabilir. Bu, yeni bir teknoloji türünün önünü açıyor," diyor.

On yıl içinde bir trilyondan fazla aletin İnternet'e bağlanacağı tahmin ediliyor. Cep telefonları, akıllı saatler ve bilgisayarlar gibi geleneksel teknolojilere ek olarak, insülin pompaları, kalp pilleri, işitme cihazları ve çeşitli sağlık izleme sensörleri gibi giyilebilir tıbbi cihazlar ve uzun vadede yumuşak robotik, e-tekstiller ve bağlı sinir implantları da buna dahil olabilir. Tüm bu aletlerin kullanıcıyı yormayacak şekilde çalışması için yeni tip pillerin geliştirilmesi gerekiyor.

“Piller tüm elektroniklerin en büyük bileşenidir. Günümüzde sağlam ve oldukça hantaldırlar. Ancak yumuşak ve uyumlu bir pil ile tasarım sınırlamaları yoktur. Tamamen farklı bir şekilde elektroniklere entegre edilebilir ve kullanıcıya uyarlanabilir,” diyor Aiman ​​Rahmanudin. 

Organik Elektronik Laboratuvarı'ndaki (LOE) meslektaşlarıyla birlikte yumuşak ve şekillendirilebilir bir pil geliştirdi. Anahtar nokta, elektrotları katıdan sıvı forma dönüştürmek olan yeni bir yaklaşımdı. 

Yumuşak ve esnek piller üretmeye yönelik önceki girişimler, esnetilebilen kauçuk kompozit malzemeler veya birbiri üzerinde kayan bağlantılar gibi farklı mekanik işlev türlerine dayanıyordu. Ancak bu, sorunun özüyle ilgilenmiyor - büyük bir pilin kapasitesi daha yüksektir, ancak daha fazla aktif malzemeye sahip olmak daha kalın elektrotlar ve dolayısıyla daha yüksek sertlik anlamına gelir.

Aiman ​​Rahmanudin, “Burada bu sorunu çözdük ve kapasitenin katılıktan bağımsız olduğunu gösteren ilk kişileriz” diyor.

Sıvı elektrotlar geçmişte test edildi ancak büyük bir başarı elde edilemedi. O zamanlar, galyum gibi sıvı metaller kullanılıyordu. Ancak daha sonra malzeme yalnızca bir anot işlevi görebilir ve şarj ve deşarj sırasında katılaşma riski taşır - akışkan doğasını kaybeder. Ayrıca, daha önce üretilen esnek pillerin çoğu, çıkarılıp işlendiğinde büyük bir çevresel etkiye sahip olan nadir malzemeler kullanmıştır.

LiU Campus Norrköping'deki araştırmacılar ise yumuşak pillerini iletken plastiklere (konjuge polimerler) ve kağıt üretiminin bir yan ürünü olan lignine dayandırdılar. Pil 500 kereden fazla şarj edilebilir ve boşaltılabilir ve yine de performansını koruyabilir. Ayrıca uzunluğunu iki katına kadar uzatabilir ve yine de aynı şekilde çalışabilir. 

LOE'de doktora sonrası araştırmacı ve Science Advances'ta yayımlanan makalenin baş yazarlarından biri olan Mohsen Mohammadi, “Pildeki malzemeler konjuge polimerler ve lignin olduğundan, ham maddeler bol miktarda bulunur. Lignin gibi bir yan ürünü pil malzemesi gibi yüksek değerli bir emtiaya dönüştürerek daha dairesel bir modele katkıda bulunuyoruz. Bu nedenle, sürdürülebilir bir alternatiftir,” diyor.

Bir sonraki adım, aküdeki elektrik voltajını artırmaya çalışmaktır. Aiman ​​Rahmanudin'e göre, şu anda üstesinden gelmeleri gereken bazı sınırlamalar var. 

"Pil mükemmel değil. Konseptin işe yaradığını gösterdik ancak performansın iyileştirilmesi gerekiyor. Voltaj şu anda 0,9 volt. Bu yüzden şimdi voltajı artırmak için başka kimyasal bileşikler kullanmayı düşüneceğiz. Araştırdığımız seçeneklerden biri, Dünya kabuğunda yaygın olan iki metal olan çinko veya manganez kullanımı," diyor Aiman ​​Rahmanudin.

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1186053/a-fluid-battery-that-can-take-any-shape.html