Perangkat wearable terbaru, seperti Samsung Galaxy Ring dan Apple Vision Pro, membawa layanan kesehatan selangkah lebih maju dan bahkan memungkinkan orang untuk bekerja secara virtual. Mengingat karakteristik perangkat wearable yang mengharuskannya berukuran kecil dan ringan, terdapat keterbatasan kapasitas baterai yang tidak dapat dihindari, yang masih menimbulkan hambatan teknis dalam menggabungkan berbagai fungsi. Agar perangkat wearable dapat sepenuhnya mewujudkan potensinya, perlu dikembangkan metode penyimpanan energi yang lebih ringan dan 'lebih banyak dari lebih sedikit'.
Tim peneliti gabungan yang dipimpin oleh Dr. Hyeonsu Jeong dan Namdong Kim dari Pusat Bahan Komposit Fungsional, Cabang Jeonbuk, dan Dr. Seungmin Kim dari Pusat Bahan Fusi Karbon telah mengembangkan bahan elektroda mirip serat yang dapat menyimpan energi. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Material Energi Tingkat Lanjut.
Seratnya kuat, ringan, dan sangat fleksibel, memungkinkan kebebasan lebih besar dalam faktor bentuk perangkat yang dapat dipakai dan kemampuan untuk dibuat menjadi berbagai bentuk dan aplikasi.
Serat karbon nanotube fleksibel, ringan, dan memiliki sifat mekanik dan listrik yang sangat baik, menjadikannya bahan yang menjanjikan untuk perangkat yang dapat dipakai. Namun, karena luas permukaan spesifiknya yang kecil dan kurangnya aktivitas elektrokimia, penelitian sebelumnya sebagian besar menggunakannya sebagai pengumpul arus dan melapisi permukaannya dengan bahan aktif.
Namun, pendekatan ini tidak hanya tidak ekonomis karena tingginya biaya bahan dan proses tambahan, namun juga memiliki kemungkinan besar pemisahan bahan aktif dari serat selama penggunaan jangka panjang atau deformasi fisik.
Untuk mengatasi masalah tersebut, tim peneliti Korea Institute of Science and Technology (KIST) mengembangkan material elektroda berserat dengan kapasitas penyimpanan energi yang tinggi tanpa memerlukan bahan aktif. Tim mengembangkan serat tabung nano karbon dengan aktivitas elektrokimia dan sifat fisik yang sangat baik melalui perlakuan asam dan memodifikasi tabung nano karbon berbentuk bubuk, diikuti dengan pemintalan menjadi serat.
Serat karbon nanotube yang dimodifikasi memiliki kapasitas penyimpanan energi 33 kali lebih banyak, kekuatan mekanik 3.3 kali lebih besar, dan konduktivitas listrik lebih dari 1.3 kali lebih banyak dibandingkan serat karbon nanotube biasa. Selain itu, karena bahan elektroda penyimpan energi dikembangkan hanya menggunakan serat karbon nanotube murni, maka bahan tersebut dapat diproduksi secara massal menggunakan teknologi pemintalan basah.
Saat diuji dengan superkapasitor berbentuk serat, kinerjanya dipertahankan hampir 100% saat diikat dan 95% kinerjanya setelah 5,000 uji tekuk. Mereka juga tampil baik ketika dijalin menjadi tali jam tangan digital menggunakan kombinasi serat biasa dan serat karbon nanotube, setelah ditekuk, dilipat, dan dicuci.
Kim Seung-min dari KIST berkata, “Kami telah mengonfirmasi bahwa tabung nano karbon, yang baru-baru ini mulai menarik perhatian lagi sebagai bahan konduktif untuk baterai sekunder, dapat digunakan di berbagai bidang yang lebih luas.”
“Serat nanotube karbon adalah bidang yang kompetitif karena kami memiliki teknologi asli dan tidak ada banyak kesenjangan teknologi dengan negara-negara maju,” kata Dr. Hyeon Su Jeong, salah satu peneliti, menambahkan, “Kami akan melanjutkan penelitian kami untuk menerapkannya. itu sebagai bahan inti untuk penyimpanan energi yang tidak biasa.”
Rekan peneliti lainnya, Dr. Nam-dong Kim, mengatakan, “Kami sedang melakukan penelitian untuk menerapkan teknologi ini pada baterai jenis serat dengan kepadatan energi lebih tinggi, melampaui superkapasitor. .”