توسعه‌ی باتری‌ انعطاف‌ پذیر برای استفاده در دستگاه‌های پوشیدنی و ایمپلنت‌ها

نشت باتری‌ می‌تواند باعث خوردگی قطعات الکترونیکی داخلی و گاهی صدمه‌های غیر قابل و حتی آسیب رسیدن به انسان‌ شود؛ این مشکلات باعث افزایش خطرات فناوری‌های پوشیدنی و ایمپلنت‌ها می‌شود. برای جلوگیری از این اتفاقات، دانشمندان چینی دانشگاه فادَن، گونه‌ی جدیدی از باتری‌ها را توسعه داده‌اند که از مواد شیمیایی رایجی که عامل ایجاد مشکلات باتری‌های امروزی است، ساخته نشده‌اند؛ این باتری‌های توسعه داده‌شده همچنین نازک و انعطاف‌پذیر هستند. یونگانگ وانگ، یکی از محققان این دانشگاه، می‌گوید:

باتری‌های رایج امروزی نظیر نمونه‌های لیتیوم یونی که عموماً در ایمپلنت‌ها پزشکی استفاده می‌شوند، صلب هستند؛ علاوه بر این، اکثر باتری‌های منعطف ساخته‌شده بر پایه‌ی مواد آلی قابل اشتعال یا الکترولیت‌های با خاصیت خوردگی، ایمنی کمی دارند و سازگار نبودن آن‌ها با محیط زیست مانعی برای استفاده از این باتری‌ها در دستگاه‌های پوشیدنی است.

در این مطالعه، محققان طرحی از دو باتری انعطاف‌پذیر ارائه کرده‌اند که در آن‌ها به جای استفاده از الکترولیت‌های رایج در باتری‌های امروزی، از مایعات سازگار با محیط زیست بر پایه‌ی سُدیم استفاده شده است؛ این مایعات در واقع متشکل از محلول نسبتاً شور یا محیط کشت سلولی هستند و از آمینواسیدها، نمک و ویتامین‌ها ساخته شده‌اند.

یکی از این باتری‌ها از یک الکترود نواری بسیار نازک (به‌اصطلاح دوبُعدی) روی یک شبکه‌ی رشته‌ای از فولاد و باتری دیگر، از نانو تیوبِ فیبر کربنی و بافته‌نشده ساخته شده که الکترودهای نانو ذرات روی آن تعبیه شده است. براساس اطلاعات این تحقیق، هر دو باتری طراحی‌شده عملکرد فوق‌العاده‌ای دارند و نسبت به اکثر باتری‌های لیتیوم یونی رایج که در دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی استفاده می‌شوند، از منظر مقدار انرژی ذخیره‌شده و مقدار توان تولیدی، عملکرد بسیار بهتری دارند.

flexible battery

باتری‌های چندمنظوره

نازک بودن و انعطاف‌پذیری این باتری‌ها، آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در ایمپلنت‌های پزشکی تبدیل می‌کند؛ همچنین این باتری‌ها می‌توانند نقش بسیار مهمی برای توسعه‌ی رابط‌های مغزی-کامپیوتری ایفا کنند؛ از این رابط‌ها در ارگان‌های حساس بدن انسان‌ استفاده می‌شود. محققان همچنین از پتانسیل غیر منتظره‌ی باتری‌های فیبر کربنی نانو تیوب خود، خبر می‌دهند؛ بدنه‌ی اصلی باتری‌های نانولوله کربنی باعث شتاب گرفتن تبدیل اکسیژن محلول در باتری به یون‌های هیدروکسید می‌شود. این اتفاق بنا به گفته‌ی محققان، اتفاق خوبی برای باتری نیست؛ اما برای درمان بیماری سرطان می‌تواند مفید باشد. وانگ در توضیح این ویژگی می‌گوید:

ما می‌توانیم این الکترودهای فیبری شکل را برای مصرف اکسیژن در مناطقی که دسترسی داروهای تزریقی مشکل است، درون بدن انسان به‌صورت ایمپلنت قرار دهیم. اکسیژن زدایی با تغییر PH محل استقرار سلول‌های سرطانی یا باکتری‌های بیماری‌زا، می‌تواند باعث از بین رفتن آن‌ها شود. با توجه به اینکه پتانسیل درمان سرطان موضوع تحقیق انجام‌شده نبوده است، لذا مباحث گفته‌شده دیدگاه علمی هستند و برای صحت‌سنجی آن‌ها مطالعات بسیار عمیقی باید انجام شود.

به نظر می‌رسد باتری‌های طراحی‌شده، برای استفاده در دستگاه‌های پوشیدنی و ایمپلنت‌های مناسب باشند. قدم بعدی، اطمینان از کاربردی بودن این باتری‌ها در تأمین توان مورد نیاز دستگاه‌های پوشیدنی و ایمپلنت‌های امروزی و آینده است.

منبع: زومیت