Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
21 มี.ค. 2020 เวลา 16:45 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
Supercapacitors ที่ยืดได้เหมือนยางยืด อนาคตของแหล่งพลังงานสำหรับ wearable devices ในอนาคต 😉👍
ที่เห็นนี้ไม่ใช่ผ้าขนหนู แต่เป็นภาพขยายของป่าท่อ Nano tube นับล้านที่ใช้ทำตัวเก็บประจุแบบยืดหยุ่น
ปัจจุบันอุปกรณ์สวมใส่ที่ต้องการความยืดหยุ่น เช่น ชุดสูท VR สายรัดวัดชีพจร หรือ biomedical devices ยังไม่สามารถเป็นอุปกรณ์สวมใส่ที่ยืดหยุ่นได้จริงเพราะติดตรงตัวแบตเตอรรี่เพราะมันจะเป็นก้อนแข็ง
แต่มาวันนี้ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน, Duck และ MIT ได้ร่วมกันพัฒนาตัวเก็บประจุที่สามารถยืดได้ยาวกว่า 8 เท่าโดยที่ยังสามารถเก็บไฟได้ดีอยู่ 😮
ยืดย้วยได้ 8 เท่าเลย
และตัวเก็บประจุที่พัฒนาใหม่นี้ยังเก็บและจ่ายไฟได้เกือบเต็มแม้ผ่านการชาร์จกว่า 10,000 รอบ
มาทำความรู้จักตัวเก็บประจุกันก่อนว่าต่างจากแบตเตอรี่อย่างไร
เอาถ่านไฟฉายก่อน แบตเตอรี่พวกนี้ผลิตไฟได้ด้วยตัวเองจากปฏิกิริยาเคมี
หรือแบตเตอรี่แบบเติมน้ำกรด เมื่อประจุไฟครั้งแรกแล้วแบตเตอรี่นี้ก็จะจ่ายไฟไปได้เรื่อย ๆ จากปฏิกิริยาเคมีของสารอิเลคโทรไลค์กับขั้วโลหะ
ส่วนประกอบของถ่านไฟฉายและแบตเตอรี่กรด
ส่วนถ่านชาร์จนั้นไม่ได้ผลิตไฟฟ้าเองแต่ต้องมีการอัดประจุเข้าไปจากแหล่งจ่ายภายนอก ถึงจะเอาไปใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟได้
1
ซึ่งตัวเก็บประจุก็เช่นเดียวกัน หลักการคือการแยกประจุและเก็บไว้ โดยอาศัยไฟจากแหล่งจ่ายไฟภายนอกในการชาร์จประจุ
และเมื่อไม่มีไฟจากแหล่งจ่ายภายนอกแล้วประจุที่อยู่ภายในก็จะไหลเข้าสู่วงจรไฟฟ้าเพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้
ส่วนประกอบของตัวเก็บประจุ (Capacitor)
ซึ่งเจ้าตัวเก็บประจุนี้จะมีคุณสมบัติในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่างจากแบตเตอรี่ คือตัวเก็บประจุสามารถจ่ายพลังงานปริมาณมากในเวลาสั้น ๆ ได้ดี จึงเหมาะให้กับอุปกรณ์พวกแอปม์ของเครื่องขยายเสียงหรือใช้ในแฟลช
และตัวเก็บประจุมักใช้เป็นส่วนประกอบในแผงวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์อิเลคโทรนิคต่าง ๆ
ที่เห็นเป็นกระบอกกลมสีเงินนี่แหละครับตัวเก็บประจุ
ในการที่ทีมวิจัยสามารถสร้างตัวเก็บประจุยืดได้นี้ ทำได้โดยการสร้างแผงป่าของท่อ carbon nanotube ขนาดจิ๋วเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 15 นาโนเมตรสูง 20-30 ไมครอน บนแผงซิลิคอน
ส่วนขยายของป่าท่อ carbon nanotube
จากนั้นก็จะทำการเคลือบท่อเหล่านี้ด้วยสารเคลือบทองคำบางระดับนาโน
ซึ่งแผ่นเคลือบทองนี้จะทำหน้าที่เป็นแผ่นเก็บประจุและลดความต้านทานให้กับตัวเก็บประจุซึ่งจะทำให้จ่ายประจุไฟออกได้เร็วมากขึ้น
ขั้นตอนต่อไป จากป่าท่อนาโนด้านซ้ายนั้นยังไม่ยืดหยุ่นพอ จึงนำไปทำการขยุ้มให้มีลักษณะเหมือนกับขยุยผ้ากำมะหยี่ ซึ่งจะทำให้เกิดความยืดหยุ่นทั้งสองแกน (ยืดทางไหนก็ได้ของแผ่นตัวเก็บประจุ)
1
และเทคนิคการขยุ้มนี้ยังเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสต่อปริมาตรให้กับตัวเก็บประจุด้วยซึ่งก็จะทำให้เก็บไฟได้มากขึ้นอีก
1
ขั้นตอนการผลิตแผ่นตัวเก็บประจุแบบยืดหยุ่น
หลังจากนั้นผืนผ่าท่อคาร์บอนนาโนนี้ก็จะถูกเติมด้วยสารเจลนำไฟฟ้า (gel electrolyte) ซึ่งจะทำหน้าที่กับเก็บประจุไฟฟ้าเอาไว้ในท่อคาร์บอนนาโน
เจ้าตัวเก็บประจุยืดได้ขนาดเท่าแผ่นแสตมป์นี้เมื่อนำมาต่อขนานกันสามารถจ่ายไฟให้กับนาฬิกาข้อมือที่ใช้แรงดันไฟ 2 โวลท์ ได้เป็นเวลา 1 ชั่วโมงครึ่ง
แต่ทั้งนี้ก็ยังคงต้องพัฒนากันต่ออีกพอสมควร กว่าที่เจ้าตัวเก็บประจุยืดได้นี้จะถูกนำออกมาใช้งานกับผลิตภัณฑ์ wearable devices ในอนาคตได้
อนาคตอาจจะมีชุดออกกำลังกาย Smart Suit ที่วัดอัตราการเต้นหัวใจนับก้าว ฯลฯ ให้เราใส่ก็เป็นได้ ด้วยแผ่นตัวเก็บประจุแบบใหม่นี้ 😉

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา