Batterie ricaricabili di tipo adesivo

Batterie ricaricabili di tipo adesivo

Un team di ricerca congiunto degli enti di ricerca KIER, KAIST, PNU, NTU ha sviluppato un dispositivo di accumulo di energia di tipo adesivo ad alte prestazioni.

Il dottor Kana del laboratorio di conversione dell’energia e materiali di stoccaggio dell’Istituto coreano di ricerca energetica (KIER, presidente Kim Jong-nam), il professor Kim Young-Jin del dipartimento di ingegneria meccanica, Istituto avanzato di scienza e tecnologia della Corea e il professor Kim Seungchul del Dipartimento di Ottica e Ingegneria Meccatronica, Università Nazionale di Pusan, hanno sviluppato congiuntamente micro-supercondensatori (MSCs) ri-attaccabili* utilizzando elettrodi di grafene indotti dal laser. I loro risultati di ricerca sono stati divulgati nel Chemical Engineering Journal* (1).

Con l’aumentare della domanda di dispositivi indossabili più leggeri e più piccoli e gadget IoT altamente funzionali, cresce la necessità di nuove tecnologie per la raccolta, lo stoccaggio e la gestione dell’energia. Oggigiorno dispositivi indossabili e prodotti IoT sono sempre più applicati a vari settori della società. Pertanto, gli scienziati stanno attivamente svolgendo mansioni di ricerca e sviluppo per mettere a punto dispositivi di accumulo di energia con funzioni aggiuntive oltre all’alimentazione.

Prerequisiti dei dispositivi indossabili di accumulo dell’energia dovrebbero includere la possibilità di adattare la loro geometria alle mutevoli forme del corpo umano e dei movimenti pur essendo flessibili, sicuri da usare e offrire una durata eccellente. In passato, le batterie convenzionali non erano flessibili in quanto sviluppate per avere una struttura di base cilindrica, prismatica o a sacchetto e con densità di energia limitate. In pratica, le batterie convenzionali hanno alcune limitazioni se applicate ai prodotti di prossima generazione come dispositivi indossabili o micro-dispositivi che richiedono elevata flessibilità, portabilità e densità di energia areale o volumetriche.

In passato, gli sforzi di ricerca e sviluppo per la creazione di dispositivi di accumulo di energia per dispositivi indossabili sono stati effettuati principalmente su batterie Li thin-film. Tuttavia, queste batterie, che sono fonti di energia ampiamente e commercialmente disponibili per la microelettronica, hanno delle limitazioni: soffrono di brevi cicli di vita; guasti improvvisi; cinetica instabile a bassa temperatura; pongono problemi di sicurezza se associati al litio.

Di recente, il super condensatore ultra sottile a base di film sottile (MSCs) sta guadagnando grande attenzione come dispositivo di accumulo di energia di prossima generazione per sostituire le batterie Li thin-film. In linea di principio, i super condensatori erano semi permanenti da usare e presentavano numerosi vantaggi come densità di potenza elevata (10 volte superiore rispetto alle batterie agli ioni di litio), stabilità, efficienza e velocità di carica / scarica elevate. Tuttavia, il loro ambito di utilizzo era in qualche modo limitato ad alcune aree a causa di una bassa densità di energia per carico (che è stata stimata come 1/10 delle batterie Li thin-film). Rispetto ai supercondensatori, gli MSCs hanno una densità di potenza significativamente maggiore rispetto alle batterie al litio e le densità di energia sono simili o addirittura superiori rispetto ai loro concorrenti. Pertanto, sono considerati un’alternativa ai dispositivi di accumulo di energia ultra-sottili ad alte prestazioni.

Il team di ricerca ha sviluppato con successo super condensatori ultra sottili a base di film sottili (MSCs) flessibili di tipo adesivo aventi una struttura dinamica. Si possono attaccare ovunque su oggetti o superfici utilizzando laser a impulsi ultracorti. Questa tipologia di laser può generare all’istante una forte intensità per produrre elettrodi di grafene altamente dilatati. Impregnando i composti polimerici adesivi all’interno di grafene altamente dilatato, i ricercatori sono riusciti a sviluppare dei MSCs di tipo adesivo con eccellenti prestazioni e durata degli elettrodi capaci di mantenere l’adesività.

La dopamina, una imitazione funzionale della proteina adesiva del mitilo, è stata introdotta come materiale di rivestimento per i MSCs flessibili di tipo adesivo con l’obiettivo di migliorare le prestazioni elettrochimiche. I gruppi catecolici della dopamina forniscono porzioni redox-attive per elettrodi pseudocapacitivi. In tal modo, gli scienziati sono riusciti a sviluppare dispositivi di accumulo di energia flessibile di tipo adesivo con elevate densità di energia volumetrica simili a quelle delle batterie al litio a film sottile con un’eccellente densità di potenza volumetrica, 13 volte maggiore di quella delle loro controparti.

La dottoressa Hana Yoon di KIER, la principale investigatrice di questo studio, ha dichiarato: «I nostri MSCs flessibili, di tipo adesivo, sono facilmente ricollegabili a dispositivi indossabili di prossima generazione e gadget IoT ed ecologici. Si prevede che risolvano molti ostacoli di tecnologie di accumulo di energia al litio.»

Inoltre, il professore di KAIST, Young-jin Kim, un co-ricercatore di questo studio, ha dichiarato: «La tecnologia di modellazione sviluppata da questo studio ha generato grafene dilatato unico con laser a impulsi ultracorti in un periodo di tempo relativamente breve, riducendo al minimo la perdita di materiali. Questa tecnologia ha il potenziale per promuovere applicazioni industriali del grafene indotto da laser in vari settori.»

I ricercatori hanno completato le domande di brevetto sia in patria che all’estero. Il team di ricerca congiunto tra KIER, KAIST, PNU, NTU sta attualmente lavorando a studi di follow-up come leader nella ricerca e sviluppo di materiali e dispositivi di accumulo di energia di prossima generazione.* Gli MSCs sono supercondensatori ultra sottili a base di film sottile che stanno ricevendo molta attenzione in quanto sono più stabili con una potenza e densità di energia più elevate rispetto alle batterie Li thin-film.

* Il Chemical Engineering Journal è considerato una delle migliori riviste internazionali nel settore dell’ingegneria chimica (pubblicato da Elsevier, SCI I.F. 8.355)

Riferimenti:

(1) Attachable micropseudocapacitors using highly swollen laser-induced-graphene electrodes

Descrizione foto: batterie ricaricabili riaccessibili e flessibili disponibili per l’uso in dispositivi flessibili / indossabili di prossima generazione. – Credit: Korea Institute of Energy Research (KIER).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Development of attachable sticker-type rechargeable batteries

Fonti http://www.ecplanet.com

Svelati i trucchi mimetici dei granchi

Svelati i trucchi mimetici dei granchiI granchi di una singola specie si affidano a diversi trucchi per mimetizzarsi a seconda dell’habitat in cui vivono.

Gli scienziati dell’università di Exeter hanno confrontato i modelli di colore dei granchi comuni (Carcinus maenas) (1) che vivono nelle insenature rocciose con quelli che vivono sui fondali piani e fangosi.

I ricercatori hanno constatato che i granchi delle distese fangose si erano mimetizzati perfettamente con l’habitat sabbioso, mentre i granchi che vivevano negli habitat rocciosi non erano ben mimetizzati con le rocce pur facendo affidamento sulla “colorazione dirompente” – l’uso di schemi ad alto contrasto per rompere l’aspetto del contorno del corpo.

I granchi di riva sono i più comuni sulle coste della Gran Bretagna, familiari a tutti coloro che praticano la pesca con la retina scrutando i bassi fondali rocciosi durante la bassa marea. I granchi oggetto di questo studio provenivano da sei diverse locazioni situate in Cornovaglia.

Il professor Martin Stevens, (2), del Center for Ecology and Conservation dell’Università di Exeter nel Penryn Campus in Cornovaglia, spiega: “I granchi sono molto variabili nel colore e nel disegno e sono spesso estremamente difficili da vedere. Abbiamo utilizzato l’analisi delle immagini per simulare la visione di predatori (uccelli e pesci) per testare come si mimetizzano i granchi di mare. Come avevamo previsto, gli esemplari in habitat rocciosi riescono a mascherare più efficacemente il contorno del corpo nei complessi fondali rocciosi in cui spesso non è possibile abbinare il colore dell’ambiente. Al contrario, i granchi delle piane fangose si sono perfettamente mimetizzati con il fango in termini di colore, luminosità e disegno, ma mancano di marcature dirompenti ad alto contrasto che possono dar loro un migliore mimetismo nell’uniforme ambiente fangoso.”

Questa ricerca, pubblicato nella rivista Scientific Reports, (3) si è focalizzata sulle varie dinamiche di camuffamento perpetrate dai granchi in ambienti naturali, ma anche in ambienti artificiali costruiti dal team scientifico. Il lavoro ha identificato e studiato le varie tipologie di mimetizzazione utilizzate dai granchi reali in habitat diversi.

“Alla percezione della vista i granchi di riva hanno un colore verdognolo, ma in realtà possono essere estremamente colorati e ogni esemplare può sembrare completamente diverso. Con il nostro studio abbiamo spiegato perché i granchi applicano strategie variabili a seconda dell’habitat in cui vivono”, ha concluso il professor Martin Stevens.

Riferimenti:

(1) Carcinus maenas

(2) Martin Stevens

(3) Background matching and disruptive coloration as habitat-specific strategies for camouflage

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Background matching and disruptive coloration as habitat-specific strategies for camouflage

Foto di pixabay.com

Fonte: http://www.ecplanet.com