Zamislite da planinarite u planinama kad naiđe mećava. Unatoč toplom dlaku, tjelesna temperatura počinje padati. Ali ne boj se. Senzori temperature u kaputu osjećaju da vam postaje hladnije, aktivirate grijaće elemente ugrađene u tkaninu. Savršeno zdravim, nastavljate svoj pohod.
Zvuči kao pametna ideja, zar ne? Zašto to nije stvarnost? Jednom riječju, baterije. Tehnologija baterije nije napredna tako brzo kao što je nosiva tehnologija, što znači da su nosivi uređaji - pametni satovi, fitnes traktori, medicinski senzori ugrađeni u odjeću - moraju biti opremljeni glomaznim baterijama ili uključeni u punu učestalost.
Sada, istraživači u Velikoj Britaniji imaju novi razvoj koji bi mogao dovesti do rješenja: fleksibilan uređaj sličan bateriji grafen koji se može ispisati izravno na gotovo sve.
„Možete ispisati baterije na fleksibilnoj podlozi poput tekstila“, kaže Mohammad Nazmul Karim, stručnjak na Nacionalnom institutu za graphene na University of Manchester. "A to se može brzo naplatiti."
Uređaji, nedavno opisani u časopisu 2D Materials, tehnički nisu baterije, već superkondenzatori, koji na svojim površinama pohranjuju energiju statičkim nabojem. Mogu se puniti vrlo brzo u usporedbi s baterijama - u sekundi, a ne minutama ili satima - i ne gube svoje sposobnosti skladištenja energije tijekom vremena, čak ni nakon milijuna i milijuna naboja.
Superkondenzatori koje su razvili Karim i njegov tim izrađeni su od grafena, dvodimenzionalne rešetke ugljika debljine samo jednog atoma. Istraživači su koristili osnovnu tehniku sitotiska kako bi ispisali fleksibilni superkondenzator tinte od grafen-oksida na pamučnu tkaninu. Tkanina se može trošiti, rastezati i čak bacati u pranje bez uništavanja mogućnosti punjenja superkapacitatora.
"Ako imate komad tkanine i nanesete grafen na tu tkaninu, to ga ne čini samo provodnim, već ga i čini jačim", kaže Karim.
Grafen se može razvući i do 20 posto veći od svoje originalne veličine bez pucanja. To je jedan od razloga što se smatra tako obećavajućim za nosive dijelove koji se trebaju kretati tijelom.
Početni cilj tima je korištenje grafenskih superkondenzatora za medicinske senzore: nosive srčane monitore, temperaturne senzore i EEG senzore za nadgledanje sna i ostalih moždanih aktivnosti. To bi se moglo dogoditi za samo dvije ili tri godine, procjenjuje Karim. Druga upotreba - odjeća koju naplaćujete mobitel, nosiva računala, čak i jakna za stabilizaciju temperature koju sam opisao - bila bi značajno dalje niz put.
Nosljiva tehnologija - sve od pametnih satova do fitnes pratilaca, nosivih kamera do medicinskih senzora ugrađenih u odjeću - veliki je posao. Najnovija analiza tvrtke CCS Insight sugerira da će industrija vrijediti oko 34 milijarde dolara do 2020. godine. Međutim, punjenje je stalni problem za programere koji se nose. Nitko ne želi skinuti narukvicu da se napuni usred dana. Dakle, potraga za boljim baterijama i alternativnim rješenjima za punjenje traje već godinama. Mnoge tvrtke naplaćuju bežično punjenje kao val budućnosti za nosive uređaje - jednostavno možete ući u svoju kuhinju i bežični punjač napuniti na zidu dok kuhate večeru, čak i ako ga ne skidate. Ali tehnologija je i dalje u fazi razvoja, a potrošači su se do sada polako zagrijavali na relativno sporo i skupo bežično punjače.
Karim upozorava da ni grafen nije srebrni metak.
"Postoji puno prepune grafena i trebamo biti oprezni", kaže on.
Jedan od glavnih izazova je stvaranje velike količine visoko kvalitetnog grafena. Jednostavno je i jednostavno napraviti grafen slabije kvalitete, što je u redu za neke primjene. No, najbolja je kvaliteta grafena još uvijek skupa i naporna za proizvodnju, rade istraživači.
"Održavanje visoke kvalitete grafena u skalabilnim količinama predstavlja ogroman izazov", kaže Karim.
Drugi nedostatak grafena je taj što ne provodi elektricitet kao i metale. Iako su superkondenzatori na bazi grafena snažni i fleksibilni, kao i relativno ekološki prihvatljivi, kondenzatori od srebra ili bakra su vodljiviji. Ovisno o uporabi, može se preferirati jedno ili drugo.
Pa gledaj ovaj prostor. Za deset godina ili dva mogli bismo opisivati novu zimsku jaknu s grafenskim superkapacitorima, savršenu za vaše sljedeće putovanje na Himalaju.
