La modification de la conception aide à prévenir les dysfonctionnements des fils conçus pour stocker l’énergie

Design Tweak aide à prévenir les dysfonctionnements des fils conçus pour stocker l'énergie

Fils de supercondensateur intégrés dans un tissu pour alimenter des LED. 1 crédit

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de la North Carolina State University ont trouvé un moyen de prévenir les dysfonctionnements électriques dans les fils conçus pour stocker l’énergie électrique. En fin de compte, les résultats pourraient aider à faire progresser le développement de “textiles intelligents” qui capteraient l’énergie des mouvements du porteur et des capteurs de puissance et de l’électronique portable.

Les chercheurs ont rapporté dans npj Électronique Flexible qu’ils étaient capables d’empêcher les courts-circuits dans les fils qui agissent comme des supercondensateurs – qui sont des appareils électriques qui stockent l’énergie – en enveloppant les fils avec un fil isolant. Ils ont également testé la résistance et la durabilité des fils pour s’assurer qu’ils pouvaient encore fonctionner après avoir traversé les processus de tricotage et de tissage.

“Un supercondensateur fonctionne comme une batterie, mais dans ce cas, nous travaillons sur une batterie flexible en forme de fil textile que vous pourriez tisser ou tricoter dans votre t-shirt ou pull”, a déclaré Wei Gao, professeur agrégé d’ingénierie textile. , chimie et sciences et chercheur universitaire à NC State. “Dans cette étude, nous avons tissé ce fil dans un morceau de tissu afin qu’il puisse stocker de l’énergie électrique, et éventuellement nous voulons l’utiliser pour alimenter tous les appareils électroniques dont vous avez besoin, que ce soit un capteur, une lumière ou même une cellule. téléphoner.”

Alors que la recherche sur ces soi-disant “supercondensateurs en forme de fil” est prometteuse, les chercheurs affirment que les développeurs sont confrontés à un problème constant avec leur conception : les supercondensateurs en forme de fil sont plus susceptibles de court-circuiter à mesure que leur longueur augmente. Le court-circuit se produit lorsque le courant électrique circule dans un chemin involontaire. C’est un problème de sécurité car un court-circuit peut entraîner une explosion d’énergie thermique ou même un incendie.

“Tout le monde essaie de fabriquer des appareils électroniques intelligents qui peuvent être incorporés dans des vêtements ou des tissus”, a déclaré Gao. “Ce que nous avons découvert, c’est que si vous essayez de fabriquer un fil de supercondensateur de plus de 8 pouces, il est assez facile pour cet appareil de court-circuiter. C’est assez dangereux, et c’est quelque chose que personne ne veut rencontrer en portant une combinaison intelligente.”

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont testé ce qui se passerait lorsqu’ils envelopperaient les électrodes de fil du supercondensateur avec des fils isolants. L’idée était que les fils agiraient comme une barrière physique, empêchant les électrodes opposées de se contacter et empêchant les courts-circuits. Ils ont testé les performances de leur appareil en connectant les électrodes à une source d’alimentation et en enregistrant la réponse actuelle de l’appareil. Ils ont également testé la capacité des fils à tenir une charge. Ils ont découvert que les fils conservaient 90 % de l’énergie initiale après les avoir chargés et déchargés 10 000 fois.

Les chercheurs ont également testé pour voir s’ils pouvaient résister à la flexion et à l’étirement en tissant leurs supercondensateurs en forme de fil dans un tissu.

“Les fils doivent être suffisamment flexibles et solides pour que, lorsque vous les pliez, les étirez et les pressez, ils conservent leurs performances électriques d’origine après toutes ces déformations mécaniques”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Nanfei He, chercheur postdoctoral en ingénierie textile. chimie et sciences à NC State. “Les fils ont tous conservé leurs performances d’origine, même après avoir été tissés et tricotés.”

Les chercheurs ont déclaré avoir fabriqué le supercondensateur en forme de fil en utilisant des procédés conventionnels dans la fabrication textile.

“Tous ces processus peuvent être mis à l’échelle très facilement”, a-t-il déclaré.

Dans des travaux futurs, les chercheurs souhaitent intégrer leur conception dans un vêtement et tenter de l’intégrer à d’autres dispositifs générateurs d’énergie.

« L’innovation des matériaux et l’ingénierie des processus sont essentielles à l’évolutivité et aux performances des appareils », a déclaré Feng Zhao, PDG de Storagenergy Technologies Inc., le partenaire industriel du projet. “Nous avons développé un procédé pour produire des milliers de mètres de fils haute performance de manière continue.”

En plus de He, Gao et Zhao, les autres auteurs de l’étude étaient Junhua Song et Jinyun Liao de Storagenergy Technologies Inc.


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Plus d’information:
Nanfei He et al, Fils séparateurs dans les supercondensateurs en forme de fil pour éviter les courts-circuits sur la longueur, npj Électronique Flexible (2022). DOI : 10.1038 / s41528-022-00150-2

Fourni par l’Université d’État de Caroline du Nord

Citation: Un ajustement de conception aide à prévenir les dysfonctionnements dans les fils conçus pour stocker l’énergie (2022, 22 mars) récupéré le 22 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-tweak-malfunction-yarns-energy.html

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