תאר לעצמך שאתה מטייל בהרים כשמגיע סופת שלגים. למרות המעיל החם שלך, חום גופך מתחיל לרדת. אך אל תפחדו. חיישני טמפרטורה במעיל מרגישים שמתקררים יותר ומפעילים גופי חימום המוטמעים בבד. טעים לחלוטין, אתה ממשיך בטיול שלך.
נשמע כמו רעיון חכם, נכון? מדוע זו אינה מציאות? במילה אחת, סוללות. טכנולוגיית הסוללות לא התקדמה במהירות כמו טכנולוגיה לבישה, כלומר מתלבשת - שעונים חכמים, גששי כושר, חיישנים רפואיים משובצים בגדים - חייבים להיות מצוידים בסוללות מגושמות או לחיבור להטענה במרווחים תכופים.
כעת, לחוקרים בבריטניה יש פיתוח חדש שעשוי להוביל לפיתרון: מכשיר גמיש, דמוי סוללה, עשוי גרפן שניתן להדפיס ישירות כמעט על כל דבר.
"אתה יכול להדפיס את הסוללות על מצע גמיש כמו טקסטיל, " אומר מוחמד נזמול כרים, עמית במכון הגרפי הלאומי באוניברסיטת מנצ'סטר. "ואפשר לחייב אותו במהירות רבה."
המכשירים, שתוארו לאחרונה בכתב העת 2D Materials, הם מבחינה טכנית לא סוללות אלא מנקי-על אשר אוגרים אנרגיה על משטחיםיהם באמצעות טעינה סטטית. ניתן לטעון אותם במהירות רבה בהשוואה לסוללות - תוך שניות, במקום דקות או שעות - ואינם מאבדים את יכולות אחסון האנרגיה שלהם לאורך זמן, אפילו לאחר מיליוני ומיליוני טעינות.
מנקי-העל שפיתחו קארים וצוותו עשויים גרפן, סריג דו ממדי של פחמן בעובי אטום אחד בלבד. החוקרים השתמשו בטכניקת הדפסת מסך בסיסית כדי להדפיס עיבוד-על גמיש של דיו גרפן-תחמוצת על בד כותנה. ניתן ללבוש את הבד, למתוח אותו ואפילו לזרוק אותו בכביסה מבלי להרוס את יכולות הטעינה של המזגן.
"אם יש לך פיסת בד ואתה מורח גרפן על אותו בד, הוא לא רק הופך אותו למוליך, הוא גם הופך אותו לחזק יותר, " אומר כרים.
ניתן למתוח גרפן עד 20 אחוז מגודלו המקורי מבלי להישבר. זו אחת הסיבות שהיא נחשבת כה מבטיחה לבישים, שצריכים לנוע עם הגוף.
המטרה הראשונית של הצוות היא להשתמש במצבי-על גרפנים עבור חיישנים רפואיים: מסכי לב לבישים, חיישני טמפרטורה וחיישני EEG לפיקוח על שינה ופעילויות מוחיות אחרות. זה יכול לקרות בעוד שנתיים או שלוש, מעריך כרים. שימושים אחרים - בגדים לטעינת הטלפון הסלולרי שלך, מחשבים לבישים, אפילו הז'קט המייצב הטמפרטורה שתיארתי - יהיו משמעותית בהמשך הדרך.
טכנולוגיה לבישה - כל דבר, החל משעונים חכמים ועד גששי כושר למצלמות לבישות ועד חיישנים רפואיים משובצים בגדים - זה עסק גדול. מניתוח שנערך לאחרונה על ידי CCS Insight עולה כי התעשייה תהיה שווה כ -34 מיליארד דולר עד 2020. אך טעינה הייתה בעיה מתמדת עבור מפתחים לבישים. אף אחד לא רוצה להוריד את צמיד היד שלהם לטעינה באמצע היום. אז החיפוש אחר מצברים טובים יותר ופתרונות טעינה אלטרנטיביים נמשך כבר שנים. חברות רבות השקיעו טעינה אלחוטית כגל העתיד לבישות - אתה יכול פשוט להיכנס למטבח שלך ולהפעיל את המכשיר על ידי מטען אלחוטי על הקיר בזמן שאתה מבשל ארוחת ערב, אפילו בלי להוריד אותו. אולם הטכנולוגיה עדיין בפיתוח, והצרכנים אימצו לחמם עד למטענים האלחוטיים האיטיים והיקרים שיש בשוק עד כה.
כרים מזהיר כי גם גרפן אינו כדור כסף.
"יש הרבה הייפ סביב גרפן, ואנחנו צריכים להיות זהירים, " הוא אומר.
אתגר מרכזי אחד הוא ייצור כמויות גדולות של גרפן איכותי. זה זול וקל להכין גרפן באיכות נמוכה יותר, וזה בסדר עבור יישומים מסוימים. אבל האיכות הטובה ביותר של גרפן היא עדיין יקרה ועמלנית לייצור, בעיה שחוקרים עובדים עליה.
"שמירה על האיכות הגבוהה של הגרפן בכמות ניתנת להרחבה היא אתגר עצום", אומר כרים.
חסרון נוסף לגרפן הוא שהוא אינו מוליך חשמל כמו גם מתכות. אז בעוד שמקבלי-על מבוססי גרפן הם חזקים וגמישים, כמו גם קבלים-על כסופים או נחושתיים מוליכים יותר. בהתאם לשימוש, עדיף אחד או אחר.
אז צפו במרחב הזה. בעוד עשור או שניים, אנו מתארים את ז'קט החורף החדש, המונע על גרפין-סופר-מטפלים, המושלם לטיול הבא שלך בהימלאיה.
