Kuvittele, että vaellat vuorilla, kun lumimyrsky osuu. Lämpimästä turkistasi huolimatta kehosi lämpötila alkaa laskea. Mutta älä pelkää. Turkin lämpötila-anturit tuntevat sinun kylmeytyvän aktivoimalla kankaaseen upotetut lämmityselementit. Täysin paahteinen, jatkat retkeä.
Kuulostaa älykkäältä idealta, eikö niin? Miksi se ei ole todellisuus? Sanalla sanoen paristot. Akkutekniikka ei ole edistynyt yhtä nopeasti kuin puettavat tekniikat, mikä tarkoittaa, että kudottavat - älykellot, kuntoilmaisimet, vaatteisiin upotetut lääketieteelliset anturit - on joko varustettava suurilla paristoilla tai kytkettävä pistorasiaan lataamiseksi usein.
Nyt Ison-Britannian tutkijoilla on uusi kehitys, joka voisi johtaa ratkaisuun: joustava, akkumainen laite, joka on valmistettu grafeenista ja joka voidaan tulostaa suoraan melkein mihin tahansa.
"Voit tulostaa paristot joustavalle alustalle, kuten tekstiileille", sanoo Manchesterin yliopiston National Graphene -instituutin stipendiaatti Mohammad Nazmul Karim. "Ja se voidaan ladata erittäin nopeasti."
Laitteet, joita kuvataan äskettäin lehdessä 2D Materials, eivät teknisesti ole paristoja, vaan superkondensaattoreita, jotka varastoivat energiaa pintoilleen staattisella varauksella. Ne voidaan ladata erittäin nopeasti akkuihin verrattuna - sekunneissa, eikä minuutteina tai tunneissa - ja ne eivät menetä energian varastointiominaisuuksiaan ajan kuluessa, jopa miljoonien ja miljoonien latausten jälkeen.
Karimin ja hänen tiiminsä kehittämät superkondensaattorit on tehty grafeenista, joka on kaksiulotteinen hilahiiri, jonka paksu on vain yksi atomi. Tutkijat käyttivät perusnäyttöpainomenetelmää tulostaakseen joustavan superkondensaattorin grafeenioksidimustetta puuvillakankaalle. Kangasta voidaan käyttää, venyttää ja jopa heittää pesuun tuhoamatta superkondensaattorin latausominaisuuksia.
"Jos sinulla on kangaspala ja levyt grafeenia siihen, se ei vain tee siitä johtavaa, vaan myös vahvistaa sitä", Karim sanoo.
Grafeeni voidaan venyttää jopa 20 prosenttia alkuperäistä kokoa suuremmaksi rikkomatta. Tämä on yksi syy, jota pidetään niin lupaavana pukeutumiselle, joka tarvitsee liikkua vartalon mukana.
Ryhmän alkuperäinen tavoite on käyttää grafeenin superkondensaattoreita lääketieteellisiin antureihin: puettavat sydämen valvontalaitteet, lämpötila-anturit ja EEG-anturit unen ja muun aivojen toiminnan seuraamiseksi. Tämä voi tapahtua vain kahdessa tai kolmessa vuodessa, Karim arvioi. Muut käyttötavat - matkapuhelimesi lataus, puettavat tietokoneet, jopa kuvailemasi lämpötilaa vakauttava takki - olisivat huomattavasti tiellä.
Kannettava tekniikka - kaikki älykelloista kuntoseurantaan, kannettaviin kameroihin ja vaatteisiin upotettuihin lääketieteellisiin sensoreihin - on iso asia. CCS Insightin äskettäinen analyysi osoittaa, että teollisuuden arvo on noin 34 miljardia dollaria vuoteen 2020 mennessä. Lataus on kuitenkin ollut jatkuva ongelma kudottujen tuotteiden kehittäjille. Kukaan ei halua irrottaa rannekkeensa lataamiseksi keskellä päivää. Joten parempien akkujen ja vaihtoehtoisten latausratkaisujen etsiminen on jatkunut jo vuosia. Monet yritykset ovat panostaneet langattomien latausten muodostumiseen tulevien aaltojen puitteissa - voit vain kävellä keittiöösi ja ladata laitteesi seinällä olevalla langattomalla laturilla ruoanlaittoa varten edes ottamatta sitä pois. Mutta tekniikka on edelleen hyvin kehitteillä, ja kuluttajat ovat olleet hitaita lämmetä toistaiseksi markkinoilla olleisiin suhteellisen hitaisiin ja kalliisiin langattomiin latureihin.
Karim varoittaa, että myös grafeeni ei ole hopeamerkki.
"Grafeenin ympärillä on paljon hypeä, ja meidän on oltava varovaisia", hän sanoo.
Yksi suuri haaste on valmistaa suuria määriä korkealaatuista grafeenia. Matalalaatuisen grafeenin valmistus on halpaa ja helppoa, mikä sopii joihinkin sovelluksiin. Grafeenin parasta laatua on kuitenkin edelleen kallista ja työlästä tuottaa, ongelma-tutkijat työskentelevät.
"Grafeenin korkean laadun ylläpitäminen skaalautuvassa määrin on valtava haaste", Karim sanoo.
Toinen grafeenin haitta on, että se ei johda sähköä yhtä hyvin kuin metalleja. Joten vaikka grafeenipohjaiset superkondensaattorit ovat vahvoja ja joustavia sekä suhteellisen ympäristöystävällisiä, hopeiset tai kupariset superkondensaattorit ovat johtavia. Käyttökohteesta riippuen, yksi tai toinen saattaa olla parempi.
Joten tarkkaile tätä tilaa. Parin vuosikymmenen aikana voimme kuvata uutta, grafeenista valmistettua superkondensaattorikäyttöistä talvitakkia, joka on täydellinen seuraavalle matkalle Himalajaan.
