Les sources d'alimentation portables pour les appareils électroniques portables sont limitées par la taille des vêtements.

Dans cet esprit, des chercheurs de la Case Western Reserve University ont développé des microsupercondensateurs flexibles en forme de fil qui peuvent être tissés dans une veste, chemise ou robe.

De par leur conception ou en connectant les condensateurs en série ou en parallèle, les dispositifs peuvent être adaptés pour correspondre aux besoins de stockage de charge et de livraison de l'électronique enfilée.

Bien qu'il y ait eu des progrès dans le développement de ces appareils électroniques—caméras corporelles, lunettes intelligentes, des capteurs qui surveillent la santé, trackers d'activité et plus encore - un défi restant est de fournir des sources d'alimentation moins gênantes et encombrantes.

"La zone des vêtements est fixe, afin de générer la densité de puissance nécessaire dans une petite zone, nous avons fait pousser des nanotubes d'oxyde de titane alignés radialement sur un fil de titane utilisé comme électrode principale, " dit Liming Dai, le professeur Kent Hale Smith de science et d'ingénierie macromoléculaires. "En augmentant la surface de l'électrode, vous augmentez la capacité."

Dai et Tao Chen, un boursier postdoctoral en sciences moléculaires et ingénierie à Case Western Reserve, ont publié leurs recherches sur le microsupercondensateur dans la revue Matériaux de stockage d'énergie cette semaine. L'étude s'appuie sur des supercondensateurs à base de carbone antérieurs.

Un condensateur est cousin de la batterie, mais offre l'avantage de charger et de libérer de l'énergie beaucoup plus rapidement.

Comment ça fonctionne

Dans ce nouveau supercondensateur, le fil de titane modifié est revêtu d'un électrolyte solide composé d'alcool polyvinylique et d'acide phosphorique. Le fil est ensuite enroulé soit avec du fil, soit avec une feuille constituée de nanotubes de carbone alignés, qui sert de deuxième électrode. Les nanotubes d'oxyde de titane, qui sont semi-conducteurs, séparer les deux parties actives des électrodes, éviter un court-circuit.

En test, la capacité - la capacité de stocker la charge - a augmenté de 0,57 à 0,9 à 1,04 milliFarads par micromètre à mesure que les brins de fil de nanotube de carbone sont passés de 1 à 2 à 3.

Lorsqu'il est enveloppé d'une feuille de nanotubes de carbone, ce qui augmente la surface efficace de l'électrode, le microsupercondensateur stockait 1,84 milliFarads par micromètre. La densité d'énergie était de 0,16 x 10-3 milliwattheures par centimètre cube et la densité de puissance de 0,01 milliwatt par centimètre cube.

Qu'elles soient enveloppées de fil ou d'une feuille, le microsupercondensateur a conservé au moins 80 pour cent de sa capacité après 1, 000 cycles de charge-décharge. Pour répondre aux divers besoins d'alimentation spécifiques des appareils portables, les condensateurs en forme de fil peuvent être connectés en série ou en parallèle pour augmenter la tension ou le courant, disent les chercheurs.

Lorsqu'il est plié à 180 degrés des centaines de fois, les condensateurs n'ont montré aucune perte de performance. Ceux enveloppés dans des feuilles ont montré une plus grande résistance mécanique.

"Ils sont très flexibles, afin qu'ils puissent être intégrés dans des tissus ou des matières textiles, " Dai dit. "Ils peuvent être un portable, source d'alimentation flexible pour l'électronique portable et également pour les biocapteurs autoalimentés ou d'autres dispositifs biomédicaux, en particulier pour les applications à l'intérieur du corps."

Le laboratoire de Dai est en train de tisser les condensateurs en forme de fil dans du tissu et de les intégrer à un appareil portable.