Představte si, že chodíte po horách, když zasáhne vánice. Navzdory teplému kabátu začíná teplota vašeho těla klesat. Ale nebojte se. Teplotní senzory v plášti cítí, že se zchladíte a aktivujete topné prvky zabudované do tkaniny. Perfektně toasty, pokračujte v túru.
Zní to jako chytrý nápad, že? Proč to není realita? Jedním slovem, baterie. Technologie baterií neprobíhala tak rychle jako technologie nositelná, což znamená, že nositelné výrobky - smartwatches, fitness trackery, lékařské senzory zabudované do oblečení - musí být buď vybaveny objemnými bateriemi, nebo musí být připojeny k nabíjení v častých intervalech.
Nyní mají vědci ve Velké Británii nový vývoj, který by mohl vést k řešení: flexibilní, bateriové zařízení vyrobené z grafenu, které lze tisknout přímo na téměř cokoli.
„Baterie můžete tisknout na pružný podklad, jako je textil, “ říká Mohammad Nazmul Karim, člen Národního institutu grafů na University of Manchester. "A to se dá velmi rychle nabít."
Zařízeními, která byla nedávno popsána v časopise 2D Materials, nejsou technicky baterie, ale superkondenzátory, které na svém povrchu ukládají energii statickým nábojem. Mohou být nabíjeny velmi rychle ve srovnání s bateriemi - v sekundách, spíše než minutami nebo hodinami - a neztrácejí své možnosti ukládání energie v průběhu času, a to ani po milionech nabíjení.
Superkondenzátory vyvinuté Karimem a jeho týmem jsou vyrobeny z grafenu, dvourozměrné mřížky uhlíku, která má pouze jeden atom. Vědci použili základní techniku sítotisku k tisku flexibilního superkondenzátoru grafen-oxidové barvy na bavlněnou tkaninu. Tkaninu lze nosit, natáhnout a dokonce hodit do praní, aniž by tím došlo ke zničení nabíjecích schopností superkondenzátoru.
"Pokud máte kus látky a na tuto látku nanášíte grafen, nejenže je to vodivé, ale také se stává silnějším, " říká Karim.
Grafen může být natažen až o 20 procent větší než jeho původní velikost bez zlomení. To je jeden z důvodů, proč je považován za slibný pro nošení, které se musí pohybovat s tělem.
Prvotním cílem týmu je použití grafenových superkondenzátorů pro lékařské senzory: nositelné srdeční monitory, teplotní senzory a EEG senzory pro monitorování spánku a dalších mozkových aktivit. To se může stát za dva nebo tři roky, odhaduje Karim. Jiná použití - oblékněte si svůj mobilní telefon, nositelné počítače, dokonce i bundu stabilizující teplotu, kterou jsem popsal - by byla podstatně dále po silnici.
Nositelná technologie - vše od smartwatches přes fitness trackery přes nositelné fotoaparáty až po lékařské senzory zabudované do oblečení - je velký byznys. Nedávná analýza společnosti CCS Insight naznačuje, že toto odvětví do roku 2020 bude mít hodnotu přibližně 34 miliard dolarů. Avšak nabíjení byl neustálým problémem pro vývojáře nositelného zboží. Ve středu dne nikdo nechce sundat náramek. Takže hledání lepších baterií a alternativních řešení nabíjení trvá roky. Mnoho společností bankovalo na bezdrátovém nabíjení jako vlna budoucnosti za nošení - můžete jednoduše jít do vaší kuchyně a nechat zařízení nabíjet bezdrátovou nabíječkou na zdi, zatímco vaříte večeři, aniž byste ji museli sundat. Tato technologie se však stále vyvíjí a spotřebitelé se zatím pomalu zahřívají na relativně pomalé a drahé bezdrátové nabíječky na trhu.
Karim varuje, že ani grafen není stříbrnou kulkou.
"Kolem grafenu je spousta humbuků a my musíme být opatrní, " říká.
Jednou z hlavních výzev je výroba velkého množství vysoce kvalitního grafenu. Je levné a snadné vyrobit grafen nižší kvality, což je v některých aplikacích v pořádku. Ale nejlepší kvalita grafenu je stále drahá a pracná na výrobu, což je problém, na kterém vědci pracují.
"Udržování vysoké kvality grafenu v škálovatelném množství je obrovská výzva, " říká Karim.
Další nevýhodou grafenu je, že nevede elektřinu ani kovy. Takže zatímco superkondenzátory na bázi grafenu jsou silné a flexibilní a také relativně šetrné k životnímu prostředí, superkondenzátory stříbra nebo mědi jsou vodivější. V závislosti na použití může být výhodné jedno nebo druhé.
Takže sledujte tento prostor. Za deset let nebo dva bychom mohli popisovat novou zimní bundu poháněnou grafenovým superkondenzátorem, která je ideální pro vaši další cestu do Himalájí.
