Инженеры из Южной Кореи представили передовой гидрогелевый электролит, предназначенный для гибких источников питания. Инновация демонстрирует выдающуюся устойчивость к низким температурам и колоссальным механическим нагрузкам. Ученые из Университета Сонгюнгван (SKKU) добились возможности растяжения материала в девять раз от исходного размера, при этом он сохраняет стабильную ионную проводимость даже при столбике термометра, опускающемся до -20 °C.
Вопрос интеграции надежных аккумуляторов в гибкую электронику остается ключевым вызовом для индустрии. Стандартные гидрогелевые компоненты хотя и обладают эластичностью, крайне уязвимы к деформации, а наличие воды в их составе делает их непригодными для работы в мороз. Представленное решение комплексно устраняет эти критические недостатки.
В ходе синтеза исследователи применили частицы жидкого металла, подвергнутые ультразвуковому диспергированию. Они выступили катализаторами полимеризации, позволив исключить энергозатратные этапы термического или ультрафиолетового воздействия. Такой технологический прорыв не только оптимизирует процесс производства, но и открывает перспективы для быстрого масштабирования выпуска подобных элементов.
Невероятная прочность гидрогеля достигнута за счет внедрения стеарилметакрилата. Это соединение создает в структуре материала подвижную сетку обратимых связей: при возникновении растягивающего напряжения связи временно расщепляются, а по мере стабилизации — успешно восстанавливаются. Именно эта «самозалечивающаяся» архитектура позволяет материалу увеличивать свою длину на 900% без потери структурной целостности.
Чтобы обеспечить работоспособность в суровых зимних условиях, гидрогель насытили раствором хлорида лития. Данная модификация эффективно подавляет кристаллизацию влаги, поддерживая эластичность и высокую скорость ионного транспорта даже при отрицательных значениях температуры. В этих суровых условиях электролит продолжает функционировать там, где аналогичные разработки перестают подавать признаки жизни.
Эксперименты подтвердили исключительный запас прочности устройства: даже после 45 тысяч циклов интенсивной эксплуатации емкость аккумуляторов сохранялась на уровне 98%. Подобные показатели выгодно выделяют новую разработку на фоне текущих аналогов, применяемых в сегменте носимых гаджетов.
Разработчики убеждены, что их открытие станет фундаментом для следующей генерации гибких энергоносителей. Внедрение такой технологии критически важно для умных часов, биомедицинских сенсоров и «умной» одежды, где требуется сочетание высокой износостойкости, компактности и стабильной работы при самых неблагоприятных внешних факторах.
Источник: iXBT
