Gli ultimi dispositivi indossabili, come il Galaxy Ring di Samsung e il Vision Pro di Apple, stanno portando l’assistenza sanitaria a un livello superiore e consentono persino alle persone di lavorare virtualmente. A causa delle caratteristiche dei dispositivi indossabili che richiedono che siano piccoli e leggeri, ci sono inevitabili limitazioni sulla capacità della batteria, che rimane una barriera tecnica all’integrazione di una varietà di funzioni. Affinché i dispositivi indossabili possano realizzare pienamente la vita immaginata, è necessario sviluppare un metodo più leggero e in grado di immagazzinare più energia.
IL Istituto coreano di scienza e tecnologia (KIST) ha annunciato che un gruppo di ricerca congiunto guidato dal Dr. Hyunsoo Jeong e Namdong Kim del Center for Functional Composite Materials, Jeonbuk Branch, e dal Dr. Seungmin Kim del Center for Carbon Fusion Materials hanno sviluppato un materiale per elettrodi simile a una fibra in grado di immagazzinare energia . . La fibra è resistente, leggera e altamente flessibile, consentendo una maggiore libertà nei fattori di forma dei dispositivi indossabili e la capacità di produrli in diverse forme e applicazioni.
Le fibre di nanotubi di carbonio sono flessibili, leggere e possiedono eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche, che le rendono un materiale promettente per i dispositivi indossabili. Tuttavia, a causa della loro piccola superficie specifica e della mancanza di attività elettrochimica, studi precedenti li utilizzavano principalmente come collettori di corrente e ne ricoprivano la superficie con materiali attivi. Tuttavia, questo approccio non solo è antieconomico a causa dell'elevato costo di materiali e processi aggiuntivi, ma presenta anche un'elevata probabilità di separazione del materiale attivo dalle fibre durante l'uso a lungo termine o di deformazione fisica.
Per risolvere questo problema, il gruppo di ricerca KIST ha sviluppato un materiale elettrodico fibroso con elevata capacità di accumulo di energia senza la necessità di materiali attivi. Il team ha sviluppato fibre di nanotubi di carbonio con attività elettrochimica ed eccellenti proprietà fisiche trattando con acido e modificando i nanotubi di carbonio in polvere, per poi trasformarli in fibre.
Le fibre di nanotubi di carbonio modificate hanno una capacità di accumulo di energia 33 volte maggiore, una resistenza meccanica 3,3 volte maggiore e una conduttività elettrica 1,3 volte maggiore rispetto alle normali fibre di nanotubi di carbonio. Inoltre, poiché il materiale dell’elettrodo di accumulo dell’energia è stato sviluppato utilizzando solo fibre di nanotubi di carbonio puro, può essere prodotto in serie utilizzando la tecnologia di filatura a umido.
Quando testati con supercondensatori in fibra, hanno mantenuto quasi il 100% delle loro prestazioni quando annodati e il 95% delle loro prestazioni dopo 5.000 prove di piegatura. Hanno funzionato bene anche quando intrecciati in cinturini per orologi digitali utilizzando una miscela di fibre normali e fibre di nanotubi di carbonio, dopo essere stati piegati, piegati e lavati.
Il dottor Kim Seung-min del KIST ha spiegato l’importanza dello studio, affermando: “Abbiamo confermato che i nanotubi di carbonio, che recentemente hanno iniziato ad attirare nuovamente l’attenzione come materiali conduttivi per batterie secondarie, possono essere utilizzati in una gamma molto più ampia di campi .” “Le fibre di nanotubi di carbonio sono un campo competitivo perché disponiamo della tecnologia originale e non esiste un divario tecnologico significativo con i paesi sviluppati”, ha affermato il dottor Hyun Soo Jeong, co-ricercatore, aggiungendo: “Continueremo la nostra ricerca per applicarla”. È un materiale essenziale per lo stoccaggio di energia non convenzionale”. Un altro co-ricercatore, il dottor Nam Dong Kim, ha dichiarato: “Stiamo attualmente conducendo ricerche per applicare questa tecnologia a batterie di tipo fibra con densità di energia più elevate, oltre ai supercondensatori”.
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