Samsung の Galaxy Ring や Apple の Vision Pro などの最新のウェアラブル デバイスは、ヘルスケアをさらに一歩進め、人々がバーチャルで働くことも可能にしています。小型・軽量化が求められるウェアラブルデバイスの特性上、バッテリー容量には必然的に限界があり、さまざまな機能を搭載するには依然として技術的な壁が存在します。ウェアラブルデバイスがその可能性を最大限に発揮するには、より軽量で「より少ないものからより多く」のエネルギー貯蔵方法を開発する必要があります。
全北支部機能性複合材料研究センターのチョン・ヒョンス博士、キム・ナムドン博士、炭素融合材料研究センターのキム・スンミン博士らの共同研究チームは、エネルギーを蓄えることができる繊維状の電極材料を開発した。研究は雑誌に掲載されます 先端エネルギー材料.
この繊維は強く、軽量で、柔軟性が高いため、ウェアラブル デバイスのフォーム ファクターの自由度が高まり、さまざまな形状や用途に作ることが可能になります。
カーボンナノチューブ繊維は、柔軟で軽量であり、優れた機械的および電気的特性を備えているため、ウェアラブルデバイス用の有望な材料となっています。しかし、比表面積が小さく、電気化学的活性が欠如しているため、これまでの研究では主に集電体として使用され、その表面が活物質でコーティングされてきました。
しかし、このアプローチは追加の材料やプロセスに高額なコストがかかるため不経済であるだけでなく、長期間の使用や物理的変形中に活性物質が繊維から分離する可能性が高くなります。
この問題を解決するために、韓国科学技術研究院（KIST）の研究チームは、活物質を必要とせずに高いエネルギー貯蔵容量を備えた繊維状電極材料を開発した。研究チームは、粉末状のカーボンナノチューブを酸処理・改質して繊維化することで、電気化学活性と優れた物性を併せ持つカーボンナノチューブ繊維を開発した。
修飾カーボンナノチューブ繊維は、通常のカーボンナノチューブ繊維に比べて33倍のエネルギー貯蔵容量、3.3倍の機械的強度、1.3倍以上の導電性を持っています。さらに、エネルギー貯蔵電極材料は純粋なカーボンナノチューブ繊維のみを使用して開発されたため、湿式紡糸技術を使用して量産することができます。
ファイバー形状のスーパーキャパシタを使用してテストした場合、結び目ではほぼ 100% の性能が維持され、95 回の曲げテスト後でも 5,000% の性能が維持されました。また、通常のファイバーとカーボン ナノチューブ ファイバーを組み合わせてデジタル ウォッチのリスト ストラップに織り込んだ場合も、折り曲げ、折り曲げ、洗浄した後に優れた性能を発揮しました。
KISTのキム・スンミン博士は、「最近、二次電池の導電材料として再注目され始めたカーボンナノチューブが、さらに幅広い分野で利用できることが確認された」と述べた。
共同研究者のヒョン・スジョン博士は、「カーボンナノチューブ繊維は独自の技術を持っており、先進国との技術差があまりないため、競争力のある分野だ」とし、「応用に向けて研究を続けていく」と付け加えた。非典型的なエネルギー貯蔵のコア材料として使用できます。」
もう一人の共同研究者、ナムドン・キム博士は「現在、この技術をスーパーキャパシタを超えて、よりエネルギー密度の高いファイバー型電池に応用する研究を進めている」と述べた。 」