مترجم: علي طالبي
آينده روبات‌هاي نرمي كه ظرف‌هاي شما را مي‌شويند يا تي‌شرت‌هاي هوشمندي كه تلفن همراه شما را شارژ مي‌كنند بستگي به توسعه منابع قدرتي ارتجاعي دارد. اما باتري‌هاي سنتي ضخيم و سفت هستند و براي موادي كه در وسايل كوچك قابل انعطاف استفاده مي‌شوند ايده آل نيست. در گامي به سوي پوشاك الكترونيكي، يك تيم تحقيقاتي با استفاده از روبان گرافن يك ميكرو ابرخازن ارتجاعي را توليد كرده است.
به گفته دكتر خيائودونگ چن «بيشتر منبع‌هاي قدرتي مانند باتري‌هاي تلفن انعطاف‌پذير نيستند. آنها خيلي سفت هستند. تيم من الكترودهاي انعطاف‌پذيري را ساخته است و ما اين الكترودها را با ابرخازني تركيب كرده‌ايم كه نوعي دستگاه ذخيره‌سازي انرژي است و ابزارهاي الكترونيكي را شارژ مي‌كند.»
ابرخازن‌ها كه در دهه 1950 توسعه يافت چگالي توان بالاتر و چرخه زندگي بيشتري نسبت به خازن‌هاي استاندارد يا باتري‌ها دارند و از آنجايي كه دستگاه‌ها كوچك‌تر و جمع‌تر شده‌اند و همينطور نيز براي ابرخازن‌ها صادق است، نسلي از ميكرو ابرخازن‌هاي دو بعدي را به جلو رانده‌اند كه در گوشي‌ها، كامپيوترها و دستگاه‌هاي ديگر گنجانده شده‌اند. البته اين ابرخازن‌ها سفت باقي مانده‌اند بنابراين براي جنس‌هاي نرمي كه نياز به قابليت امتداد يافتن دارند، مناسب نمي‌باشد.
در اين تحقيق، چن از دانشگاه فني نانيانگ، سنگاپور و تيمش به دنبال توسعه ميكرو ابرخازن‌ها از گرافن بودند. اين ورق كاربني به دليل نازكي، قدرت و هدايت آن مشهور است. وي مي‌گويد:«گرافن مي‌تواند انعطاف‌پذير و تاشو باشد اما قابل كشيدن نيست». براي حل اين مشكل تيم چن نشانه‌اي از پوست گرفت. پوست ساختارميكرويي موج‌مانند دارد. ما به اين فكر بوديم كه چگونه گرافن را بيشتر شبيه موج سازيم.
اولين گام محققان ساخت ميكرو روبان‌هاي گرافني بود. اكثر گرافن‌ها با روش‌هاي فيزيكي توليد مي‌شوند مانند تراشيدن نوك مداد اما چن براي ساختن مواد خود از مواد شيميايي استفاده مي‌كند. وي اينگونه توضيح مي‌دهد كه «ما اينگونه كنترل بيشتري بر ساختار گرافن و ضخامت آن داريم». «كنترل آن از طريق شيوه‌هاي فيزيكي خيلي دشوار است. ضخامت واقعاً بر هدايت الكترودها و مقدار انرژي كه ابرخازن‌ها مي‌توانند در خود نگهدارند مي‌تواند تأثيرگذار باشد.»
گام بعدي ايجاد تراشه پليمري ارتجاعي با يكسري از پشته‌ها و برآمدگي‌هاي هرمي بود. محققان روبان‌هاي گرافني را در سراسر پشته قرار دادند كه ساختارهاي موج مانند ايجاد مي‌كرد. اين طراحي به مواد اجازه مي‌داد تا بدون اينكه الكترودهاي گرافني ابرخازن‌ها جدا شده يا ترك و هرگونه آسيب ديگري خورده باشد كشيده شوند. علاوه بر آن، تيم ساختار كيريگامي را توسعه داد كه از انواع مختلف چين‌هاي اريگامي مي‌باشد، تا از آن براي ساخت ابرخازن‌ها 500 درصد قابل انعطاف‌تر بدون از بين رفتن عملكرد الكتروشيميايي استفاده شود. به عنوان يك آزمون نهايي، چن يك ال سي دي را با يك ماشين حساب با ميكرو ابرخازن مبتني برگرافن ارتجاعي شارژ كرده است. به طور مشابه، چنين ابرخازن ارتجاعي را مي‌توان در سنسورهاي (حسگرهاي) شيميايي يا فشاري استفاده كرد.
منبع:ساينس ديلي