Bayangkan anda sedang mendaki gunung apabila ribut salji melanda. Walaupun kot hangat anda, suhu badan anda mula jatuh. Tetapi jangan takut. Sensor suhu dalam kot merasa anda semakin sejuk, mengaktifkan elemen pemanasan yang tertanam dalam kain. Sempurna bilah, anda terus berjalan kaki anda.
Bunyi seperti idea pintar, kan? Mengapa ia bukan realiti? Dalam satu perkataan, bateri. Teknologi bateri tidak maju secepat teknologi yang boleh dipakai, yang bermakna wearable-smartwatches, penjejak kecergasan, sensor perubatan pakaian yang tertanam pakaian-mesti dilengkapi dengan bateri besar atau dipasang masuk untuk dikenakan pada jarak yang kerap.
Sekarang, para penyelidik di UK mempunyai perkembangan baru yang boleh membawa kepada penyelesaian: peranti yang seperti bateri yang fleksibel yang terbuat dari graphene yang boleh dicetak secara langsung pada hampir apa sahaja.
"Anda boleh mencetak bateri pada substrat yang fleksibel seperti tekstil, " kata Mohammad Nazmul Karim, rakan sekerja di Institut Graphene Nasional di University of Manchester. "Dan ia boleh dikenakan dengan cepat."
Peranti yang baru-baru ini diterangkan dalam Bahan 2D jurnal, secara teknikal bukan bateri tetapi supercapacitors, yang menyimpan tenaga pada permukaan mereka dengan caj statik. Mereka boleh dicas dengan sangat cepat berbanding bateri-dalam saat, bukannya minit atau jam-dan tidak kehilangan keupayaan penyimpanan tenaga mereka dari masa ke masa, walaupun selepas berjuta-juta dan berjuta-juta tuduhan.
Para supercapacitors yang dibangunkan oleh Karim dan pasukannya dibuat dari graphene, kisi dua dimensi karbon hanya satu tebal atom. Para penyelidik menggunakan teknik percetakan skrin asas untuk mencetak supercapacitor fleksibel dakwat graphene-oksida ke kain katun. Kain itu boleh dipakai, diregangkan dan dibuang ke dalam basuh tanpa memusnahkan keupayaan mengecas supercapacitor itu.
"Sekiranya anda mempunyai kain dan anda menggunakan graphene pada kain itu, ia bukan sahaja menjadikannya konduktif, malah menjadikannya lebih kuat, " kata Karim.
Graphene boleh diregangkan sehingga 20 peratus lebih besar daripada saiz aslinya tanpa melanggar. Ini adalah salah satu sebab ia dianggap begitu menjanjikan untuk wearables, yang perlu bergerak dengan badan.
Matlamat awal pasukan adalah untuk menggunakan supercapacitors graphene untuk sensor perubatan: monitor jantung yang boleh pakai, sensor suhu dan sensor EEG untuk memantau tidur dan aktiviti otak yang lain. Ini boleh berlaku dalam masa dua atau tiga tahun, anggaran Karim. Penggunaan lain-pakaian yang mengecas telefon bimbit anda, komputer yang boleh dipakai, bahkan jaket yang menstabilkan suhu yang saya nyatakan-akan jauh lebih jauh di jalan.
Teknologi yang boleh pakai-segala-galanya dari smartwatches hingga pelacak kecergasan kepada kamera yang boleh pakai ke sensor perubatan pakaian-tertanam-adalah perniagaan besar. Analisis baru-baru ini oleh CCS Insight mencadangkan industri bernilai kira-kira $ 34 bilion pada tahun 2020. Tetapi pengisian telah menjadi masalah yang berterusan untuk pemaju yang boleh pakai. Tiada siapa yang mahu mengambil gelang lengan mereka untuk mengenakan bayaran pada pertengahan hari. Jadi pencarian untuk bateri yang lebih baik dan penyelesaian pengecasan alternatif telah berlaku selama bertahun-tahun. Banyak syarikat telah meminjamkan pada pengecasan tanpa wayar sebagai gelombang masa depan untuk wearables-anda hanya boleh masuk ke dapur anda, dan peranti anda dikenakan oleh pengecas tanpa wayar di dinding semasa anda memasak makan malam, tanpa mengambilnya. Tetapi teknologi masih sangat sedang dibangun, dan pengguna telah lambat untuk memanaskan kepada pengecas tanpa wayar yang agak perlahan dan mahal di pasaran setakat ini.
Karim mengingatkan bahawa graphene bukan peluru perak sama ada.
"Ada banyak gembar-gembor di sekitar graphene, dan kita perlu berhati-hati, " katanya.
Salah satu cabaran utama ialah membuat graphene berkualiti tinggi. Ia murah dan mudah untuk membuat graphene berkualiti rendah, yang baik untuk beberapa aplikasi. Tetapi kualiti terbaik graphene masih mahal dan susah payah untuk menghasilkan, masalah penyelidik sedang berjalan.
"Mengekalkan grafik yang berkualiti tinggi dalam kuantiti berskala adalah satu cabaran besar, " kata Karim.
Satu lagi kelemahan kepada graphene adalah bahawa ia tidak menjalankan elektrik serta logam. Oleh itu, supercapacitors berdasarkan graphene yang kuat dan fleksibel, serta mesra alam, perak atau supercapacitors tembaga lebih konduktif. Bergantung pada penggunaan, satu atau yang lain mungkin lebih baik.
Jadi nonton ruang ini. Dalam satu dekad atau dua, kita mungkin menerangkan jaket musim sejuk berkuasa supercapacitor yang baru, sempurna untuk perjalanan seterusnya ke Himalaya.
