Protótipo de Tecido Esticável

A maioria das pessoas já conhece e aprecia as capacidades dos smartphones, agora imagine as possibilidades oferecidas pelos trajes espaciais, uniformes e roupas de ginástica inteligentes. O futuro da tecnologia wearable acaba de ganhar um grande impulso graças a uma equipe de pesquisadores da Universidade de Houston (UH) queprojetado, desenvolvido e entregueum protótipo de sucesso de uma bateria de íons de lítio totalmente extensível à base de tecido.

A ideia para esta evolução de ponta da bateria de íons de lítio veio da mente de Haleh Ardebili, professor de engenharia mecânica Bill D. Cook na UH. “Como uma grande fã de ficção científica, eu poderia imaginar um 'futuro de ficção científica' onde nossas roupas fossem inteligentes, interativas e poderosas”, disse ela. “Pareceu um próximo passo natural criar e integrar baterias extensíveis com dispositivos e roupas extensíveis. Imagine dobrar, dobrar ou esticar seu laptop ou telefone no bolso. Ou usando sensores interativos embutidos em nossas roupas que monitoram nossa saúde.”

Algumas dessas ideias já estão se tornando realidade. No entanto, como todos os eletrônicos, eles precisam de energia, e é aí que entram as baterias extensíveis e flexíveis. Um grande gargalo no desenvolvimento da próxima geração de eletrônicos ou tecnologia vestível incorporada em tecidos é que as baterias convencionais são geralmente rígidas, o que limita a funcionalidade. dos itens, e eles usam um eletrólito líquido, o que levanta questões de segurança. Os eletrólitos líquidos orgânicos tradicionais são inflamáveis ​​e podem levar à possibilidade de as baterias pegarem fogo ou até explodirem sob certas condições.

A chave para o avanço da equipe de pesquisa do UH está nos pesquisadores que usam tecido condutor de prata como plataforma e coletor de corrente.

“O tecido prateado foi ideal para isso, pois se deforma ou estica mecanicamente e ainda fornece caminhos de condução elétrica necessários para o bom funcionamento do eletrodo da bateria. O eletrodo da bateria deve permitir o movimento de elétrons e íons”, disse Ardebili, autor correspondente de um artigo que detalha esta pesquisa na Extreme Mechanics Letters. O primeiro autor do artigo é Bahar Moradi Ghadi, ex-aluna de doutorado que baseou sua dissertação nesta pesquisa.

Ao transformar eletrodos rígidos de bateria de íons de lítio em eletrodos vestíveis, baseados em tecido, flexíveis e extensíveis, esta tecnologia abre possibilidades interessantes ao oferecer desempenho estável e propriedades mais seguras para dispositivos vestíveis e biossensores implantáveis.

A ideia de baterias extensíveis ocorreu a Ardebili há vários anos.

“Eu estava interessada em compreender a ciência fundamental e os mecanismos relacionados ao alongamento de uma célula eletroquímica e seus componentes”, disse ela. “Este era um campo inexplorado na ciência e na engenharia e uma grande área para investigar.”

A ciência dos efeitos de acoplamento da deformação mecânica e do desempenho eletroquímico é um campo importante e as baterias extensíveis fornecem um excelente veículo para explorar os mecanismos fundamentais.

Ardebili desenvolveu suas ideias em propostas de financiamento e ganhou vários prêmios importantes para apoiar seu trabalho, incluindo um prêmio CAREER da National Science Foundation de cinco anos em 2013, um prêmio de novo investigador do Texas Space Center Grant Consortium da NASA em 2014 e um prêmio do Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA (ARL) em 2017.

“Embora tenhamos criado um protótipo, ainda estamos trabalhando na otimização do design, dos materiais e da fabricação da bateria”, disse Ardebili.

Ardebili está otimista de que o protótipo de uma bateria extensível baseada em tecido abrirá caminho para muitos tipos de aplicações, como trajes espaciais inteligentes, eletrônicos de consumo incorporados em roupas que monitoram a saúde das pessoas e dispositivos que interagem com humanos em vários níveis. Existem muitos designs e aplicações possíveis para baterias seguras, leves, flexíveis e extensíveis, mas ainda há muito trabalho a ser feito antes que estejam disponíveis no mercado.