أخبار ar.wedoany.com، طور قسم الهندسة الكيميائية في جامعة سونغكيونكوان (Sungkyunkwan University, SKKU) بكوريا إلكتروليت هيدروجيل فائق القابلية للتمدد، يمكنه التمدد إلى تسعة أضعاف طوله الأصلي مع الحفاظ على وظائفه الكاملة في بيئة تصل درجة حرارتها إلى 20 درجة مئوية تحت الصفر. قاد البحث البروفيسور الدكتور سونغجون بارك، الخبير في الإلكترونيات المرنة، واستخدم الفريق جسيمات معدنية سائلة لبناء هذا الإلكتروليت الجديد.
يفرض التطور السريع للأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء والمتكاملة بيولوجيًا متطلبات أعلى على أنظمة تخزين الطاقة المرنة، التي يجب أن تحافظ على استقرار أدائها في ظروف الانحناء والتمدد والبيئات القاسية. على الرغم من أن إلكتروليتات الهيدروجيل التقليدية تتمتع بالمرونة والتوصيل الأيوني العالي، إلا أنها تعاني من ضعف القوة الميكانيكية وقابليتها للتجمد في درجات الحرارة المنخفضة، مما يحد من تطبيقاتها العملية.
لمواجهة التحديات المذكورة، استخدم فريق البحث جسيمات معدنية سائلة (LMPs) كعوامل بلمرة، حيث قاموا بتفتيت المعدن السائل الكتلي إلى جسيمات دقيقة باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية، مما أدى إلى تحفيز بلمرة الأكريلاميد وحمض الأكريليك لتكوين الهيدروجيل. لا تتطلب هذه الطريقة التسخين أو الأشعة فوق البنفسجية أو أي محفزات خارجية أخرى، مما يبسط عملية التصنيع. أضاف الباحثون أيضًا مادة ستيريل ميثاكريلات (stearyl methacrylate, SMA)، وهي مادة كارهة للماء تشكل تشابكات فيزيائية عكسية بين سلاسل البوليمر، مما يمكنها من امتصاص الطاقة تحت الإجهاد وإعادة التشكيل بعد زوال الإجهاد، وبالتالي تعزيز متانة الهيدروجيل وقابليته للتمدد.
أظهرت الاختبارات أن هذا الهيدروجيل يمكنه التمدد إلى تسعة أضعاف طوله الأصلي قبل التمزق، وهو ما يعادل استطالة عند الكسر تبلغ حوالي 900%. بعد غمر الهيدروجيل في محلول كلوريد الليثيوم، تم تثبيط الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء، مما منع التجمد مع الحفاظ على مرونة المادة. في ظل ظروف درجة حرارة 20 درجة مئوية تحت الصفر، حافظ هذا الإلكتروليت على توصيله الأيوني وخصائصه الميكانيكية. أظهر جهاز تخزين الطاقة المبني على هذه المادة احتفاظًا بنسبة 98% من أدائه بعد 45,000 دورة شحن وتفريغ.
أشار الدكتور سونغجون بارك إلى أن هذا العمل يوفر استراتيجية تصميم جديدة لإلكتروليتات الهيدروجيل القائمة على المعادن السائلة، ويشكل منصة قابلة للتطبيق للأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء وأنظمة تخزين الطاقة المرنة التي تعمل في ظروف قاسية. وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة "Nano-Micro Letters".
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
