Skóra jak magazyn energii? Laser zmienia kurtki w źródło zasilania

• Zespół z Jilin University laserowo wytwarza mikrosuperkondensatory w skórze garbowanej roślinnie.
• Urządzenia magazynują energię i jednocześnie wygładzają sygnały elektryczne w elektronice noszonej.
• Badacze chcą poprawić wydajność, trwałość i integrację z sensorami zdrowotnymi.

Naukowcy z chińskiego Jilin University zaprezentowali sposób, który może zmienić podejście do zasilania elektroniki, którą nosimy na co dzień. Jak podaje PAP, badacze użyli lasera, aby na powierzchni naturalnej skóry tworzyć przewodzące wzory pełniące rolę mikrosuperkondensatorów. Tak przygotowany materiał może gromadzić energię i oddawać ją wtedy, gdy zegarek, opaska czy czujnik tego wymagają.

Klucz tkwi w jednoetapowej obróbce laserowej. W jej trakcie wierzchnia warstwa skóry przekształca się w przewodzący prąd węgiel. Wzory te zaczynają wówczas pełnić rolę elektrod. Podczas ładowania dodatnie i ujemne jony osiadają na ich powierzchni, a przy rozładowaniu szybko się uwalniają, dostarczając energii. Autorzy projektu podkreślają, że parametry lasera można dostrajać, aby kontrolować właściwości powstającego węgla bez skomplikowanych procesów produkcyjnych.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych urządzeń, które opierają się na materiałach syntetycznych i złożonych procesach wymagających użycia wielu substancji chemicznych, nasze podejście wykorzystuje naturalny, przyjazny dla skóry materiał oraz jednoetapową metodę wytwarzania – tłumaczy autor pracy opublikowanej w piśmie "Optics Letters".

Zespół zademonstrował działanie rozwiązania w realnych testach. Jak relacjonuje PAP, przewodzące wzory zachowywały stabilność w wielu cyklach ładowania i rozładowania oraz pracowały przy częstotliwości 60 Hz, typowej dla codziennej elektroniki. Aby pokazać użyteczność, naukowcy zasilili świecące diody i zegarek, a także wytworzyli elementy w niestandardowych kształtach, bez utraty funkcji.

Za pomocą lasera bezpośrednio nanosimy przewodzące wzory na garbowaną roślinnie skórę, tworząc mikrosuperkondensatory, które mogą magazynować energię i pomagać w wygładzaniu sygnałów elektrycznych. Dzięki temu elektronika noszona może działać bardziej niezawodnie - mówi kierujący pracami Dong-Dong Han, cytowany przez PAP.

Według informacji przekazanych przez PAP, autorzy pracują nad poprawą wydajności, długowieczności i właściwości filtrujących, aby jeszcze lepiej współpracować z codzienną elektroniką. Równolegle doskonalą parametry obróbki laserowej i dobór materiałów, tak by zapewnić stabilność w kontakcie z potem, wilgocią i przy wielokrotnym zginaniu.

Nasza metoda zastępuje plastikowe podłoża materiałem odnawialnym, upraszcza produkcję do jednego etapu wykorzystującego laser, bez użycia chemikaliów i procesów wymagających clean roomu, a także łączy magazynowanie energii z filtrowaniem sygnału w jednym urządzeniu - podkreśla dr Han.

Badacze zapowiadają też integrację tych mikrosuperkondensatorów z systemami noszonej elektroniki, w tym z plastrami do monitorowania zdrowia.