يمكن للبطارية المملوءة بالثقوب أن تجعل الأجهزة القابلة للارتداء أكثر قابلية للتنفس من القطن

تتميز حقيبة البطارية المرنة والقابلة للتمدد والمملوءة بفتحات موضوعة بشكل استراتيجي بأنها أكثر مسامية من القطن. وهذا يمكن أن يجعله مصدر طاقة مثاليًا لأجهزة الرياضة أو اللياقة البدنية التي يمكن ارتداؤها والمدمجة مباشرة في الملابس.

يقول لين شو من جامعة ييل: “هذا مفيد بشكل خاص للرياضيين أو الأفراد الذين يرتدون الأجهزة الإلكترونية لفترات طويلة – الملابس الذكية لتتبع اللياقة البدنية، وأجهزة المراقبة الطبية والتطبيقات المماثلة التي تتطلب الراحة والأداء الموثوق”.

ولتصميم البطارية الجديدة، ابتكر شو وزملاؤه نمطًا من الثقوب الطويلة والمستطيلة في بطارية خلية كيسية، وهو نوع من بطاريات الليثيوم التي تشبه حزمة مسطحة مع درجة محدودة من الانحناء. وأظهرت عمليات المحاكاة كيف مكنت مجموعة الثقوب المستطيلة من تمديد البطارية أو طيها بزاوية 180 درجة دون أن تتمزق، مقارنة بأنماط الثقوب البديلة التي تتضمن مربعات أو دوائر.

يقول شو: “كان أحد التحديات هو الحفاظ على ما يكفي من المواد النشطة للحفاظ على كثافة طاقة البطارية عالية – فالثقوب الكبيرة جدًا أو الكبيرة جدًا من شأنها أن تقلل من سعة تخزين الطاقة”. “كان علينا أن نوازن بين المرونة الميكانيكية والأداء الكهربائي.”

عند تمديدها بنسبة 10% أو حتى طيها، يظل تصميم البطارية المثقوبة قادرًا على مقاومة الإجهاد البدني والاستمرار في تشغيل مصابيح LED الكهربائية – مع إجراء كل من تجربتي التمدد والطي 100 مرة. وأظهر الاختبار في غرفة درجة الحرارة والرطوبة أيضًا أن البطارية كانت قابلة للتنفس مرتين مثل القطن.

وكعرض عملي للاستخدامات المحتملة، قام الباحثون بنسج البطارية في معطف المختبر واختبروا أدائها أثناء قيام مرتديها بالركض أثناء ممارسة الرياضة. مكنت فتحاتها البطارية من تبديد الحرارة بسرعة حتى لا تشعر بالألم أو تحبس العرق على جلد مرتديها.

لا تزال البطارية بحاجة إلى مزيد من اختبارات التآكل، لذلك يخطط الباحثون لاختبار أدائها في أجهزة مراقبة الصحة التجارية والمعدات الرياضية.

كما أنهم يدرسون أيضًا أفضل السبل لزيادة الإنتاج – حيث يجب أن يكون التصنيع الآلي قادرًا على توفير وضع ثابت للثقب وختم لتجنب التسربات أو الدوائر القصيرة في حقيبة البطارية.