Современная электроника все чаще становится частью нашей одежды, но для этого ей нужны гибкие и удобные источники питания. Обычные батарейки слишком жесткие и неудобные в движении. Группа ученых из Юго-Западного университета в Китае придумала выход: они создали эластичную батарею в виде нити, которую можно вплести в ткань. И самое главное — она работает на человеческом поту.

Подробности опубликованы в издании Wearable Electronics.

Профессор Чжисонг Лу, руководитель исследования, объясняет суть разработки:

Наша батарея решает давнюю проблему: как сохранить стабильную мощность, когда источник питания постоянно растягивают и сжимают.

Ученые пошли двумя путями.

• Во-первых, они использовали эластичные волокна, покрытые специальным слоем, который впитывает и удерживает электролит (в данном случае пот) — это необходимо для движения ионов.
• Во-вторых, электроды плотно намотали на основу, чтобы минимизировать зазор между ними. Это увеличило количество путей для движения ионов и помогло сохранить стабильность работы даже при деформации.

Производство такой батареи оказалось недорогим и масштабируемым.

С помощью нашей машины для намотки мы можем создавать батареи длиной в несколько метров, — говорит профессор Лу. — А затем вплетать их в ткань обычными способами: ткать, вязать, шить.

В ходе испытаний батареи-нити вшили в спортивную повязку на голову и футболку. Они стабильно питали электронные устройства, пока человек занимался спортом.

Безопасность для кожи была ключевым требованием.

Поскольку эти батареи контактируют с кожей, их биосовместимость крайне важна, — отмечает Лу. — Наши тесты подтвердили, что они безопасны.

Планы у команды амбициозные: они хотят интегрировать свою разработку с различными устройствами, чтобы создавать умную одежду с множеством функций.

Ключевые особенности S-SAYB:

• Работает на естественном поте человека.
• Сохраняет стабильный выход мощности при растяжении.
• Биосовместима и безопасна для кожи.
• Легко встраивается в ткани привычными методами.

Реальная польза этой работы велика.

• Во-первых, это прямой путь к созданию действительно автономной «умной» одежды для спорта и здоровья. Представьте футболку, которая без громоздких аккумуляторов непрерывно отслеживает ваши пульс, температуру и уровень гидратации во время марафона, питаясь от вашего же пота.
• Во-вторых, такая технология может стать основой для медицинского текстиля: повязок или белья, которые мониторят состояние пациентов после операций или пожилых людей в режиме 24/7, не требуя замены батареек.
• Наконец, низкая стоимость производства открывает возможности для массового рынка wearable-устройств, делая их более доступными.

Основной вопрос, который остается за рамками исследования, — это долговечность и практичность в реальных условиях. Пот — это нестабильный и химически сложный электролит. Его состав, кислотность и количество сильно меняются в зависимости от диеты, здоровья и интенсивности нагрузки. Как батарея будет вести себя после десятка стирок (пусть даже аккуратных), как скажется на ее работе смесь пота с солями и кремами от загара? Без длительных полевых испытаний в разнообразных условиях говорить о полной готовности технологии преждевременно.

Ранее мы устроили стресс-тест обычным батарейкам и выяснили, сколько они проработают в непрерывном режиме.