В наше время электроника окружает нас практически во всех сферах жизни - все чаще и в нашей одежде. Так называемые носимые устройства - это носимые системы, которые при наличии датчиков могут собирать данные измерений вблизи. Для беспроводного питания датчиков требуются гибкие батареи, которые максимально адаптируются к материалу и в то же время отвечают требованиям к электрическим характеристикам. Исследователи из Института надежности и микроинтеграции Фраунгофера (IZM) разработали микробатареи для этого.
Поставка энергии для носимых устройств является технической проблемой
Носимые устройства используются в медицине для сбора данных без нарушения повседневной жизни пациента, например, при длительной ЭКГ. Поскольку датчики легкие и гибкие, встроенные в одежду, сердцебиение пациента можно измерить с комфортом. Эта технология также используется в повседневной жизни, например, в качестве фитнес-браслета, который измеряет частоту пульса во время пробежки. По данным Института Фраунгофера, носимые товары, по прогнозам, будут быстро расти: к 2020 году они должны были бы достичь рыночной стоимости в 72 миллиарда евро.
Картинная галерея
Энергообеспечение умной одежды - технологическая задача. Технические требования, такие как долговечность и плотность энергии, должны сочетаться с конкретными требованиями к материалам, такими как вес, гибкость и размер. Например, интеллектуальный браслет, разработку которого Fraunhofer IZM довел до прототипа. Технологический трюк, который скрыт за силиконовой лентой, - это три мерцающие зеленые батареи. Батареи емкостью 300 мАч снабжают браслет энергией. Они накапливают энергию 1,1 Втч и имеют саморазряд менее 3% в год.
С этими параметрами новый прототип обладает значительно большей емкостью, чем доступные ранее смарт-группы, и поэтому должен также обеспечивать энергией сложную портативную электронику. Доступной мощности достаточно, чтобы обеспечить энергоснабжение обычных умных часов без потери времени работы. Согласно Fraunhofer IZM, прототип также превосходит установленные продукты, такие как современные умные часы с этими параметрами, где батарея используется в корпусе часов, а не в браслете.
Интеллектуальный патч отслеживает состояние здоровья
Д-р Роберт Хан, ученый из Fraunhofer IZM, объясняет: «Плотность энергии очень гибких батарей плохая - сегментированная концепция лучше». Вместо того чтобы делать батареи чрезвычайно гибкими механически за счет плотности энергии и надежности, институт работает над проектированием очень маленьких и мощных батарей и разработкой оптимальных методов сборки. Аккумуляторы можно сгибать между сегментами. Смарт-группа является гибкой с одной стороны и обладает гораздо большей энергией, чем другие умные браслеты на рынке.
В 2018 году в институте стартовал новый проект в области носимых технологий: интеллектуальная штукатурка. Совместно со швейцарским производителем сенсоров Xsensio, в рамках проекта, финансируемого ЕС, будет разработано исправление, которое может измерять и анализировать пот пользователя без задержки. Пот может быть использован, чтобы сделать заявления о здоровье владельца. Удобный и своевременный анализ дает возможность лучше отслеживать и контролировать процессы заживления.
СОВЕТ ПО КНИГАМ На основе современных технологий книга специалистов «Battery World» дает базовые знания о технологии аккумуляторов и дает обзор разработки, изготовления и использования аккумуляторов. Книга также дает представление о потенциальных и будущих тенденциях развития.
Fraunhofer IZM разрабатывает концепцию конструкции и источник питания для датчиков измерения пота. Батареи должны быть интегрированы, они очень плоские, гибкие и легкие. Для этого разрабатываются различные новые концепции. Например, возможна герметизация из алюминиевой композитной пленки. При выборе материала также учитывается, что используемые материалы должны быть недорогими и легко утилизируемыми. Ведь пластыри одноразовые.