המכשירים הלבישים העדכניים ביותר, כמו ה-Galaxy Ring של סמסונג ו-Vision Pro של אפל, לוקחים את שירותי הבריאות צעד קדימה ואף מאפשרים לאנשים לעבוד וירטואלית. בהתחשב במאפיינים של מכשירים לבישים הדורשים מהם להיות קטנים וקלי משקל, ישנה מגבלה בלתי נמנעת על קיבולת הסוללה, ועדיין מהווה מחסום טכני לשילוב מגוון פונקציות. על מנת שמכשירים לבישים יממשו במלואם את הפוטנציאל שלהם, יש צורך לפתח שיטת אחסון אנרגיה קלה יותר ו'יותר מפחות'.
צוות מחקר משותף בראשות ד"ר היונסו ג'ונג ונמדונג קים מהמרכז לחומרים מרוכבים פונקציונליים, סניף ג'ונבוק וד"ר סונגמין קים מהמרכז לחומרי היתוך פחמן פיתח חומר אלקטרודה דמוי סיבים שיכול לאגור אנרגיה. המחקר פורסם בכתב העת חומרי אנרגיה מתקדמים.
הסיבים חזקים, קלים וגמישים מאוד, המאפשרים חופש גדול יותר בגורמי צורה של מכשירים לבישים ויכולת להפוך לצורות ויישומים שונים.
סיבי ננו-צינור פחמן הם גמישים, קלי משקל ובעלי תכונות מכניות וחשמליות מצוינות, מה שהופך אותם לחומר מבטיח למכשירים לבישים. עם זאת, בשל שטח הפנים הספציפי הקטן שלהם והיעדר פעילות אלקטרוכימית, מחקרים קודמים השתמשו בהם בעיקר כקולט זרם וציפו את פני השטח שלהם בחומרים פעילים.
עם זאת, גישה זו אינה רק לא חסכונית בשל העלות הגבוהה של חומרים ותהליכים נוספים, אלא גם בעלת סבירות גבוהה להפרדה של החומר הפעיל מהסיב במהלך שימוש ארוך טווח או עיוות פיזי.
כדי לפתור בעיה זו, צוות המחקר של המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה (KIST) פיתח חומר אלקטרודה סיבי בעל יכולת אחסון אנרגיה גבוהה ללא צורך בחומרים פעילים. הצוות פיתח סיבי ננו-צינור פחמן עם פעילות אלקטרוכימית ותכונות פיזיקליות מצוינות על ידי טיפול בחומצה ושינוי של ננו-צינוריות פחמן בצורת אבקה, ולאחר מכן ספין אותן לסיבים.
לסיבי ננו-צינור הפחמן המותאם יש פי 33 יותר קיבולת אחסון אנרגיה, פי 3.3 יותר חוזק מכני, ויותר מפי 1.3 מוליכות חשמלית מסיבי ננו-צינור פחמן רגילים. יתרה מכך, מכיוון שחומר האלקטרודה לאגירת האנרגיה פותח באמצעות סיבי ננו-צינור פחמן טהורים בלבד, ניתן לייצר אותו בשימוש בטכנולוגיית ספינינג רטוב.
כאשר נבדקו עם קבלי-על בצורת סיבים, הם שמרו על כמעט 100% מהביצועים שלהם כשהם קשורים ו-95% מהביצועים שלהם לאחר 5,000 בדיקות כיפוף. הם גם הופיעו היטב כאשר הם ארוגים ברצועות היד של שעונים דיגיטליים באמצעות שילוב של סיבי ננו-צינור רגיל ופחמן, לאחר כופפו, קיפול וכביסה.
ד"ר קים סונג-מין מ-KIST אמר, "אישרנו שננו-צינוריות פחמן, שהחלו לאחרונה למשוך שוב תשומת לב כחומר מוליך לסוללות משניות, יכולות לשמש במגוון רחב הרבה יותר של תחומים".
"סיבי ננו-צינור פחמן הם תחום תחרותי מכיוון שיש לנו את הטכנולוגיה המקורית ואין הרבה פער טכנולוגי עם מדינות מתקדמות", אמר ד"ר היוון סו ג'ונג, חוקר שותף, והוסיף, "נמשיך במחקר שלנו כדי ליישם זה כחומר ליבה לאגירת אנרגיה לא טיפוסית."
חוקר שותף אחר, ד"ר נאם-דונג קים, אמר, "אנו עורכים כעת מחקר ליישם טכנולוגיה זו על סוללות מסוג סיבים עם צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, מעבר לקבלי-על. ."