Các thiết bị đeo mới nhất, chẳng hạn như Galaxy Ring của Samsung và Vision Pro của Apple, đang đưa dịch vụ chăm sóc sức khỏe tiến một bước xa hơn và thậm chí còn cho phép mọi người làm việc ảo. Do đặc điểm của các thiết bị đeo yêu cầu chúng phải nhỏ và nhẹ, nên không thể tránh khỏi hạn chế về dung lượng pin, đồng thời vẫn là rào cản kỹ thuật trong việc kết hợp nhiều chức năng khác nhau. Để các thiết bị đeo có thể phát huy hết tiềm năng của chúng, cần phải phát triển một phương pháp lưu trữ năng lượng nhẹ hơn và “nhiều hơn từ ít hơn”.
Một nhóm nghiên cứu chung do Tiến sĩ Hyeonsu Jeong và Namdong Kim thuộc Trung tâm Vật liệu tổng hợp chức năng, Chi nhánh Jeonbuk và Tiến sĩ Seungmin Kim thuộc Trung tâm Vật liệu tổng hợp cacbon dẫn đầu đã phát triển một vật liệu điện cực giống sợi có thể lưu trữ năng lượng. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Vật liệu năng lượng tiên tiến.
Các sợi này chắc chắn, nhẹ và có tính linh hoạt cao, cho phép tự do hơn trong các kiểu dáng thiết bị đeo được cũng như khả năng chế tạo thành nhiều hình dạng và ứng dụng khác nhau.
Sợi ống nano carbon rất linh hoạt, nhẹ và có các đặc tính cơ và điện tuyệt vời, khiến chúng trở thành vật liệu đầy hứa hẹn cho các thiết bị đeo được. Tuy nhiên, do diện tích bề mặt riêng nhỏ và thiếu hoạt tính điện hóa nên các nghiên cứu trước đây chủ yếu sử dụng chúng làm chất thu dòng và phủ lên bề mặt của chúng bằng vật liệu hoạt tính.
Tuy nhiên, cách tiếp cận này không chỉ không kinh tế do chi phí cao cho vật liệu và quy trình bổ sung mà còn có khả năng tách vật liệu hoạt động ra khỏi sợi cao trong quá trình sử dụng lâu dài hoặc biến dạng vật lý.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu của Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) đã phát triển vật liệu điện cực dạng sợi có khả năng lưu trữ năng lượng cao mà không cần đến vật liệu hoạt tính. Nhóm nghiên cứu đã phát triển sợi ống nano carbon có cả hoạt tính điện hóa và tính chất vật lý tuyệt vời bằng cách xử lý axit và biến đổi ống nano carbon dạng bột, sau đó kéo chúng thành sợi.
Sợi ống nano carbon biến tính có khả năng lưu trữ năng lượng gấp 33 lần, độ bền cơ học gấp 3.3 lần và độ dẫn điện cao hơn 1.3 lần so với sợi ống nano carbon thông thường. Hơn nữa, do vật liệu điện cực lưu trữ năng lượng được phát triển chỉ sử dụng sợi ống nano carbon nguyên chất nên nó có thể được sản xuất hàng loạt bằng công nghệ kéo sợi ướt.
Khi thử nghiệm với các siêu tụ điện dạng sợi, chúng vẫn giữ được gần 100% hiệu suất khi thắt nút và 95% hiệu suất sau 5,000 lần thử nghiệm uốn. Chúng cũng hoạt động tốt khi được dệt thành dây đeo cổ tay của đồng hồ kỹ thuật số bằng cách sử dụng kết hợp sợi ống nano carbon và sợi thông thường, sau khi được uốn, gấp và giặt.
Tiến sĩ Kim Seung-min của KIST cho biết: “Chúng tôi đã xác nhận rằng ống nano carbon, gần đây đã bắt đầu thu hút sự chú ý trở lại như một vật liệu dẫn điện cho pin thứ cấp, có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực hơn”.
Tiến sĩ Hyeon Su Jeong, đồng nghiên cứu cho biết: “Sợi ống nano carbon là một lĩnh vực cạnh tranh vì chúng tôi có công nghệ gốc và không có nhiều khoảng cách về công nghệ với các nước tiên tiến”. nó như một vật liệu cốt lõi để lưu trữ năng lượng điển hình.”
Một đồng nghiên cứu khác là Tiến sĩ Nam-dong Kim cho biết: “Chúng tôi hiện đang tiến hành nghiên cứu để áp dụng công nghệ này vào loại pin dạng sợi có mật độ năng lượng cao hơn, vượt xa các siêu tụ điện. .”