Японское искусство оригами вдохновило не одну группу инженеров на создание высокотехнологичных машин будущего. Некоторые недавно представленные проекты по созданию гибких аккумуляторов были вдохновлены именно шаблонами оригами. Однако у всех них было ограничение: батарею можно было свернуть и развернуть, но нельзя было растягивать.

Теперь же команда инженеров из Университета Аризоны преодолела это ограничение и создала гибкий аккумулятор, который может быть растянут почти на 150% от своих первоначальных размеров и при этом по-прежнему поддерживать полную функциональность.

Рис. 1. Батарею можно растягивать на 150% без риска потери ее функциональности.

Это не первая в своём роде разработка, однако у неё есть свои интересные особенности. Для своей работы учёные взяли за основу шаблоны поджанра оригами — киригами.

В статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, исследователи описывают создание литиево-ионной батареи-киригами. Они рассказывают об особой методике, подразумевающей использование комбинации из складок и надрезов для создания шаблонов, которые обеспечивают значительное увеличение растяжимости.

Одна из проблем с использованием принципов оригами для создания электроники заключается в том, что сгибание элементов устройства часто приводит к образованию неровных поверхностей. Эта проблема делает невозможным интеграцию оригами-устройств в другую электронику.

Рис. 2. Новый аккумулятор построен по шаблонам киригами.

Использование шаблонов киригами оказалось спасительным: если оригами подразумевает только складывание поверхностей, то киригами позволяет делать и надрезы. Именно эта хитрость и обеспечивает большую растяжимость, чем у стандартных оригами-устройств.

Батареи были созданы с использованием суспензий графита и двуокиси литий-кобальта, которые в совокупности могут хранить и высвобождать электроэнергию. Суспензии нанесли на листы алюминиевой фольги, к которым и применили технологии киригами.

«Новый тип батареи потенциально может быть использован для замены громоздких и жёстких аккумуляторов, которые ограничивают развитие компактных носимых электронных устройств», — говорит ведущий автор исследования Ханьцин Цзян (Hanqing Jiang).

Рис. 3. Работу Батареи-киригами протестировали на умных часах.

Растягивающаяся батарея-киригами была вшита в эластичный браслет, прикреплённый к «умным» наручным часам. Устройство успешно справилось со своей основной задачей — обеспечивать питание — и не теряло своей функциональности, даже когда браслет вместе с аккумулятором растягивали.

По словам Цзяна,

подобные батареи могут быть интегрированы в ткани, из которых можно будет шить «умную» одежду, ведь главным преимуществом его разработки является идеальная совместимость с современными электронными устройствами.