L’Università John Hopkins sta sviluppando un tessuto che converte la luce in elettricità immagazzinandola

L’Università Johns Hopkins sta sviluppando un tessuto innovativo capace di trasformare la luce in elettricità e di immagazzinarla, aprendo nuove possibilità per i dispositivi elettronici indossabili

L’Università John Hopkins sta sviluppando un tessuto che converte la luce in elettricità immagazzinandola

L’Università John Hopkins sta sviluppando un tessuto che converte la luce in elettricità immagazzinandola. L’Università Johns Hopkins sta sviluppando un tessuto innovativo capace di trasformare la luce in elettricità e di immagazzinarla, aprendo nuove possibilità per i dispositivi elettronici indossabili. Questo progetto, realizzato dai ricercatori del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) di Laurel, Maryland, mira a creare fibre che funzionano come batterie e pannelli solari, idonee alla produzione su larga scala.

Gli scienziati hanno superato i limiti delle batterie tradizionali in fibra, che spesso soffrono di problemi di scalabilità e prestazioni, progettando batterie con un design a strati impilati simile alle celle a sacchetto convenzionali. Questa tecnologia prevede la laminazione degli strati e l’uso della lavorazione laser per creare fibre per batterie con larghezze ridotte a 650-700 micrometri.

Questi tessuti avanzati potrebbero essere integrati in indumenti in grado di raccogliere e conservare energia elettrica, fornendo potenza a dispositivi elettronici indossabili che possono respirare, allungarsi e essere lavati come i tessuti tradizionali. Secondo quanto riportato da Tech Xplore, queste fibre potrebbero alimentare dispositivi indossabili ad alte prestazioni, offrendo una nuova frontiera per l’elettronica integrata nei capi di abbigliamento.

Laminazione di elettrodi di batterie convenzionali per dispositivi indossabili

Konstantinos Gerasopoulos, assistente program manager presso l’APL e ricercatore principale di questo progetto, ha sottolineato l’importanza di sviluppare fonti di energia più piccole, riutilizzabili e durevoli per soddisfare l’evoluzione della domanda di tessuti elettronici. L’obiettivo è creare fibre solari in grado di convertire la luce del sole in elettricità e fibre batteria capaci di immagazzinare l’energia generata.

La tecnologia chiave per questo progresso è rappresentata dai separatori in poli (vinilidenfluoruro-co-esafluoropropilene) (PVDF-HFP), che consentono la laminazione degli elettrodi delle batterie convenzionali attraverso una pressa a rulli riscaldata. Le strisce laminate vengono successivamente tagliate al laser per formare fibre, le quali sono state testate con successo, dimostrando una densità energetica fino a 0,61 milliwattora per centimetro di lunghezza della fibra.

Le batterie in fibra sono progettate per essere equipaggiate con un processo roll-to-roll, che rappresenta un significativo avanzamento rispetto ai metodi precedenti. Questo nuovo approccio offre un utilizzo ottimale dei materiali attivi, una bassa quantità di materiali inattivi, scalabilità e compatibilità con le apparecchiature del settore delle batterie ampiamente utilizzate.

Rachel Altmaier, autrice principale dello studio, ha evidenziato l’importanza della compatibilità roll-to-roll, sottolineando che il processo deve essere eseguito in modo continuo per garantire la rilevanza e l’applicabilità pratica. L’apparecchiatura della batteria è stata progettata su misura utilizzando un processo roll-to-roll per laminare strisce piatte di elettrodi anodici e catodici con un separatore polimerico in una pila, successivamente tagliata al laser in fibre sottili.

Elaborazione di 100 metri di fibra in oltre 5 ore

Jason Tiffany, ingegnere dell’APL e co-autore dell’articolo, ha illustrato il processo di lavorazione di 100 metri di fibra in poco più di cinque ore. Questo metodo consente di rendere le fibre più piccole e dense di energia, aprendo così nuove opportunità per le applicazioni tessili.

Le fibre ad energia solare sono state adattate alla tecnologia delle celle solari convenzionali, assemblandole su circuiti flessibili e incapsulandole in un polimero che ne favorisce l’integrazione nei tessuti. Nonostante la piegatura e l’esposizione alla luce, questo metodo ha dimostrato di offrire elevate prestazioni e durata nel tempo.

Michael Jin, autore principale dell’articolo sulle celle solari, ha sottolineato la sfida rappresentata dalla rigidità delle attuali tecnologie delle celle solari e l’impegno richiesto nel rimpicciolire i pannelli solari in fibre solari. Utilizzando processi di fabbricazione microelettronica standard, è stato sviluppato un approccio innovativo che ha trasformato le celle solari rigide in fibre flessibili e durevoli.

Nonostante la piegatura ripetuta per 8.000 volte, le prestazioni della fibra non hanno subito variazioni. Questo nuovo dispositivo potrebbe trovare applicazioni nel monitoraggio della salute, nel riscaldamento degli indumenti e nell’alimentazione delle attrezzature dei soldati.

Lo studio rappresenta un cambiamento significativo nella tecnologia delle batterie in fibra, aprendo la strada alla realizzazione di elettronica indossabile e tessile ad alte prestazioni, noto come e-textiles. In Italia, l’Università di Bologna è attiva in questo settore.

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