Ein neuer Akku kann auf 300% seiner Größe gedehnt werden und liefert dennoch Strom. Bild über Nature Communications / Xu et. al.
Die größten Technologieunternehmen der Welt scheinen plötzlich alle auf ein Ziel fixiert zu sein: die Kontrolle über die Bildschirme und Computer zu erlangen, von denen sie glauben, dass sie in naher Zukunft getragen werden. Google hat kürzlich Wellen geschlagen, indem es "Entdecker" angeworben hat, die seine neue Brillen-Smartphone-Technologie (treffend "Google Glass" genannt) ausprobieren, während Apples jüngstes Patent für eine computergesteuerte Uhr mit gebogenem Glas in Fachkreisen breite Beachtung fand.
Viele haben jedoch festgestellt, dass eine der größten Einschränkungen für Wearable Tech die Haltbarkeit ist - es ist schwierig, einen winzigen, leistungsstarken Computer zu bauen, der den Belastungen des täglichen Gebrauchs standhält.
Ein Teil dieses langjährigen Problems könnte durch eine Technologie gelöst werden, die gestern in der Fachzeitschrift Nature Communications angekündigt wurde: eine dünne, dehnbare, flexible Batterie, die Strom liefert, während sie auf 300 Prozent ihrer ursprünglichen Größe herausgezogen wird und dann ohne Beschädigung zurückschrumpft. Das Gerät, das von einem Forscherteam der University of Illinois im Nordwesten und anderswo entwickelt wurde, könnte eine entscheidende Lücke füllen, wenn Ingenieure versuchen, unsere Computer von starren Telefonen und Tablets auf flexible Plattformen umzustellen.
Das Gerät basiert auf einem Prozess, den die Forscher als „geordnetes Auflösen“ bezeichnen. Seine energiespeichernden Komponenten (kleine Lithium-Ionen-Batterien) sind auf einem dehnbaren Polymer gedruckt, das durch lange, S-förmige Drähte verbunden ist. Wenn das Polymer gezogen wird, wirken die Drähte wie Federn, die sich ausdehnen, um mehr Abstand zu schaffen, bis sie vollständig eingelernt sind.
„Wenn wir die Batterie dehnen, entfalten sich die gewellten Verbindungslinien, ähnlich wie beim Abspulen des Garns. Und wir können das Gerät erheblich dehnen und haben immer noch einen funktionierenden Akku “, sagte Yonggang Huang, Ingenieur bei Northwestern und einer der Mitautoren der Zeitung in einer Erklärung.
Eine Nahaufnahme der Stromkreise der Batterie, die so konstruiert sind, dass sie sich gerade ausrichten, wenn sie gedehnt werden und wieder einrasten. Die schwarze Linie unten links entspricht lediglich 2 Millimetern. Bild über Nature Communications / Xu et. al.
Viele der beteiligten Forscher haben bereits an verschiedenen Komponenten der flexiblen Elektronik gearbeitet, darunter an einem speziellen herzchirurgischen Instrument, das Sensoren und Instrumente umfasst, die auf einem dehnbaren Ballonkatheter aufgedruckt sind. Dieses Gerät stellt jedoch das erste Mal dar, dass sie herausgefunden haben, wie sie dieselben Prinzipien der Dehnbarkeit insbesondere auf Batterien anwenden können.
Als Beweis des Prinzips ist das Gerät sehr vielversprechend: Es ist extrem langlebig und funktioniert auch, wenn es gedehnt und verdreht ist. Darüber hinaus sagen die Forscher, dass das Design die Fähigkeit beinhalten könnte, drahtlos geladen zu werden, mit induktiven Spulen, die lediglich in Kontakt mit einer Stromversorgung sein müssen, anstatt wie im Handel erhältliche Ladematten eingesteckt zu werden.
Gegenwärtig liefert der Prototyp jedoch viel zu wenig Energie, um für die Datenverarbeitung nützlich zu sein. Er kann eine kleine LED nur 8-9 Stunden lang mit Strom versorgen, bevor eine Aufladung erforderlich ist. Er kann nur 20 Ladezyklen durchlaufen, bevor die Gesamtkapazität abnimmt. Zumindest vor einer Leistungsminderung ist die Leistungsmenge jedoch vergleichbar mit der einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie (die in den meisten elektronischen Geräten verwendet wird) ähnlicher Größe, und die verwendeten Konzepte sollten in der Lage sein, eine ähnliche Leistung in größerem Maßstab zu erbringen.
"Die wichtigsten Anwendungen werden Geräte sein, die für die Überwachung von Gesundheit, Wohlbefinden und Leistung außerhalb des Körpers auf der Haut integriert sind", sagte John Rogers von der University of Illinois, ein weiterer Mitautor, gegenüber der BBC. Zu diesem Zeitpunkt ist es schwer vorstellbar, dass die gesamte Palette potenzieller Geräte, die diese Technologie nutzen könnten, in alles integriert werden kann, von biegsamen Smartphone-Uhren bis zu biologischen Implantaten wie Herzschrittmachern.
