Un tessuto estensibile

Feb 12, 2024

Andrea Corselli

Il futuro della tecnologia indossabile è appena diventato più luminoso grazie a un team di ricercatori dell’Università di Houston che ha progettato, sviluppato e consegnato un prototipo di successo di una batteria agli ioni di litio completamente elastica.

L'idea per questa batteria agli ioni di litio è venuta dalla professoressa Haleh Ardebili, che ha detto: “Come grande fan della fantascienza, potrei immaginare un 'futuro fantascientifico' in cui i nostri vestiti saranno intelligenti, interattivi e alimentati. Sembrava un naturale passo successivo creare e integrare batterie estensibili con dispositivi e indumenti estensibili. Immagina di piegare, piegare o allungare il tuo laptop o telefono in tasca. Oppure utilizzando sensori interattivi incorporati nei nostri vestiti per monitorare la nostra salute”.

Un grave ostacolo nello sviluppo della prossima generazione di tecnologia indossabile incorporata nei tessuti è che le batterie convenzionali sono generalmente rigide, con conseguente funzionalità limitata – e utilizzano un elettrolita liquido – sollevando problemi di sicurezza. I tradizionali elettroliti liquidi organici sono infiammabili e possono provocare esplosioni.

La chiave della svolta è l’uso del tessuto conduttivo in argento come piattaforma e collettore di corrente.

“Il tessuto d’argento intrecciato era l’ideale per questo poiché si deforma o si allunga meccanicamente e fornisce comunque i percorsi di conduzione elettrica necessari affinché l’elettrodo della batteria funzioni bene. L’elettrodo della batteria deve consentire il movimento sia degli elettroni che degli ioni”, ha detto l’autore corrispondente Ardebili.

"Ero interessata a comprendere la scienza fondamentale e i meccanismi relativi allo stiramento di una cella elettrochimica e dei suoi componenti", ha affermato. “Si trattava di un campo inesplorato della scienza e dell’ingegneria e di un’ottima area su cui indagare”.

"Sebbene abbiamo creato un prototipo, stiamo ancora lavorando per ottimizzare il design, i materiali e la fabbricazione della batteria", ha affermato Ardebili.

Ardebili è ottimista sul fatto che il prototipo di una batteria elastica basata su tessuto aprirà la strada a molti tipi di applicazioni come tute spaziali intelligenti, elettronica di consumo incorporata in indumenti che monitorano la salute delle persone e dispositivi che interagiscono con gli esseri umani a vari livelli. Esistono molti progetti e applicazioni possibili per batterie sicure, leggere, flessibili ed estensibili, ma c’è ancora del lavoro da fare prima che siano disponibili sul mercato.

“La fattibilità commerciale è tutta una questione di costi e dimensioni”, ha dichiarato Ardebili a Tech Briefs in un’intervista esclusiva, la cui totalità può essere letta di seguito. “C’è infatti una chiara necessità di tali batterie nei futuri dispositivi elettronici estensibili. Man mano che questi prodotti verranno commercializzati, sospetto che lo farà anche questa batteria. Mi aspetto una tempistica di circa un decennio”.

Sia che le batterie elastiche finiscano per alimentare tute spaziali o indumenti da allenamento o qualche altra applicazione innovativa, Ardebili vuole che siano affidabili e sicure. “Il mio obiettivo è assicurarmi che le batterie siano il più sicure possibile”, ha affermato.

Ecco l'intervista di Tech Briefs - modificata per lunghezza e chiarezza - con Ardebili.

Brief tecnici: Sono sicuro che ce ne fossero troppe da contare, ma qual è stata la sfida tecnica più grande che hai dovuto affrontare durante lo sviluppo di questo prototipo?

Combustibile : Sì, ci sono state molte sfide. Questo progetto in particolare ha impiegato più di cinque anni per raggiungere lo stato attuale. Un ostacolo fondamentale era l’integrazione del tessuto con la funzionalità della batteria.

Brief tecnici: Puoi spiegare in termini semplici come funziona?

Combustibile : In questa batteria, il materiale elettrochimico attivo che fornisce la carica attraverso il legame e il distacco del litio (intercalazione), è rivestito e depositato su un tessuto elasticizzato argentato. Poiché gli ioni di litio si spostano avanti e indietro all'interno della batteria tra gli elettrodi negativo e positivo, la batteria è anche in grado di allungarsi simultaneamente grazie all'estensibilità del tessuto e dell'elettrolita polimerico.

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