Um tecido elástico

Feb 12, 2024

André Corselli

O futuro da tecnologia vestível ficou mais brilhante graças a uma equipe de pesquisadores da Universidade de Houston que projetou, desenvolveu e entregou um protótipo bem-sucedido de uma bateria de íons de lítio totalmente extensível à base de tecido.

A ideia para esta bateria de íons de lítio veio do professor Haleh Ardebili, que disse: “Como um grande fã de ficção científica, eu poderia imaginar um 'futuro de ficção científica' onde nossas roupas fossem inteligentes, interativas e motorizadas. Parecia 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 usar sensores interativos embutidos em nossas roupas para monitorar nossa saúde.”

Um grande gargalo no desenvolvimento da próxima geração de tecnologia vestível incorporada em tecidos é que as baterias convencionais são geralmente rígidas, levando a uma funcionalidade limitada – e usam um eletrólito líquido – levantando preocupações de segurança. Os eletrólitos líquidos orgânicos tradicionais são inflamáveis ​​e podem causar explosões.

A chave para o avanço é o uso de tecido prateado condutor como plataforma e coletor de corrente.

“O tecido prateado era 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 o autor correspondente, Ardebili.

“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.”

“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.

“A viabilidade comercial tem tudo a ver com custo e escala”, disse Ardebili à Tech Briefs em entrevista exclusiva, cuja íntegra pode ser lida abaixo. “Há de fato uma clara necessidade de tais baterias em futuros dispositivos eletrônicos extensíveis. À medida que esses produtos forem comercializados, suspeito que esta bateria também o será. Espero um cronograma de cerca de uma década.”

Quer as baterias elásticas acabem alimentando trajes espaciais, roupas de ginástica ou alguma outra aplicação inovadora, Ardebili quer que elas sejam confiáveis ​​e seguras. “Meu objetivo é garantir que as baterias sejam o mais seguras possível”, disse ela.

Aqui está a entrevista do Tech Briefs – editada para maior extensão e clareza – com Ardebili.

Resumos técnicos: Tenho certeza de que foram muitos para contar, mas qual foi o maior desafio técnico que você enfrentou ao desenvolver este protótipo?

Combustível : Sim, houve muitos desafios. Este projeto em particular levou mais de cinco anos para chegar ao estado atual. Um impedimento importante foi a integração do tecido com a funcionalidade da bateria.

Resumos técnicos: Você pode explicar em termos simples como funciona?

Combustível : Nesta bateria, o material eletroquímico ativo que fornece carga por meio da ligação e desconexão do lítio (intercalação), é revestido e depositado em um tecido elástico prateado. À medida que os íons de lítio se movem para frente e para trás dentro da bateria entre os eletrodos negativo e positivo, a bateria também é capaz de esticar simultaneamente devido à elasticidade do tecido e do eletrólito polimérico.

Resumos técnicos