Bateria em formato de fibra vai além das roupas eletrônicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/12/2021

Este drone submarino é alimentado por uma bateria de fibra de 20 metros de comprimento, enrolada em sua superfície.
[Imagem: Tural Khudiyev et al. - 10.1016/j.mattod.2021.11.020]

Bateria em formato de fibra

Pesquisadores do MIT, nos EUA, desenvolveram uma bateria recarregável de íons de lítio na forma de uma fibra ultralonga que pode ser tecida para criar roupas e outros acessórios.

Além de viabilizar uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos vestíveis, a técnica pode ser usada para fabricar baterias impressas em 3D em praticamente qualquer formato.

Entre as aplicações, os pesquisadores listam sistemas de comunicação autoalimentados, sensores e dispositivos computacionais que podem ser usados como roupas comuns, bem como dispositivos cujas baterias também podem funcionar como peças estruturais.

Embora já tenha havido várias tentativas de fabricar baterias em forma de fibra, os protótipos eram tipicamente estruturados com os materiais-chave da bateria na parte externa da fibra, ao passo que este novo sistema incorpora o lítio e os outros materiais no interior da própria fibra, com um revestimento externo protetor que lhe dá praticidade.

De fato, esta é a primeira demonstração de uma bateria de fibra suficientemente longa e altamente durável para ter aplicações práticas - além de ter-se mostrado estável, a bateria é à prova d'água.

Processo de fabricação da bateria-fibra pelo tradicional método de puxamento.
[Imagem: Tural Khudiyev et al. - 10.1016/j.mattod.2021.11.020]

Fibras funcionalizadas

A nova bateria de fibra é fabricada de forma muito similar às fibras ópticas, com a diferença que, em vez de vidro ou polímero, tudo começa com as baterias sendo construídas na forma de géis. Essa bateria gelatinosa é fabricada na forma de um cilindro, que então é levado a uma temperatura pouco abaixo do seu ponto de fusão.

A fibra é extraída por um processo chamado puxamento: O material é puxado através de uma abertura estreita, comprimindo todos os elementos em uma fração de seu diâmetro original, mas mantendo toda a disposição original das peças.

Membros da equipe já haviam apresentado grandes progressos na incorporação de componentes eletrônicos em fibras, incluindo diodos emissores de luz (LEDs), fotossensores, circuitos de comunicação e sistemas digitais - um globo que consegue enxergar, um espelho que vira vidro transparente, uma tela de projeção transparente e, mais recentemente, fibras para roupas programáveis e inteligentes.

A maioria dessas fibras pode ser tecida e lavada, mas todas precisavam de uma fonte de alimentação externa. Agora, a bateria de fibra, que também pode ser tecida e lavada, fecha o circuito, permitindo que esses dispositivos sejam totalmente autocontidos.

A bateria-fibra continua a alimentar um LED mesmo após ser cortada, indicando que o sistema está isento de problemas de vazamentos e curtos-circuitos.
[Imagem: MIT]

Computador de vestir

A equipe já conseguiu fabricar baterias-fibras com até 140 metros de comprimento, podendo ser cortada no tamanho adequado a cada aplicação e simplesmente ligada aos dois polos.

Sua capacidade de armazenamento de energia chegou a 123 miliamperes-hora, o que seria suficiente para alimentar relógios inteligentes ou alguns celulares.

A equipe também demonstrou a integração de LEDs na mesma fibra da bateria e afirma que mais de três ou quatro componentes poderiam ser facilmente combinados no mesmo espaço.

"A beleza da nossa abordagem é que podemos incorporar vários componentes em uma fibra individual, ao contrário de outras abordagens, que precisam da integração de vários dispositivos de fibra. Quando integramos essas fibras contendo vários dispositivos, o agregado avançará na realização de um computador de tecido compacto," vislumbra o professor Jung Lee, coordenador da equipe.

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