اولین سیستم الکترونیکی انعطاف‌پذیر: LED و باتری خم شونده

محققان کره جنوبی اولین سیستم الکترونیکی عملکردی کاملا انعطاف‌پذیر را ارائه دادند. ‏این دستاورد متکی بر روش جدیدی است که باتری‌های انعطاف‌پذیر را قادر به کار ‏کردن با طیف متنوعی از مواد الکترودی می‌کند.‏

‏گروهی از محققان از کره جنوبی با اتصال یک باتری یون لیتیوم نازک انعطاف‌پذیر به ‏یک ‏LED‏ آلی انعطاف‌پذیر، اولین سیستم الکترونیکی عملکردی کاملا انعطاف‌پذیر را شرح ‏داده است. به عبارت دیگر آنها یک باتری و نمایشگر انعطاف‌پذیر را روی یک بستر ‏پلاستیکی منفرد بدون کمک الکترونیک توده‌ای، تجمیع کرده‌اند. این موفقیت متکی بر ‏روش ساخت جدیدی است که باتری‌های انعطاف‌پذیر را قادر به کار کردن با تنوعی از مواد ‏الکترودی می‌کند.‏

کی‌اُن جا لی از موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره جنوبی و یکی از این محققان می‌گوید ‏که یکی از مشکلات باتری‌های یون لیتیوم انعطاف‌پذیر این است که اکسیدهای فلز انتقالی ‏لیتیومی که بعنوان الکترود کاتد استفاده می‌شوند، در دماهای بالا (برای مثال حدود ۷۰۰ ‏درجه سلسیوس برای اکسید کبالت لیتیوم) کریستال می‌شوند؛ بنابراین کریستال کردن آنها ‏روی بستر‌های انعطاف‌پذیر مانند مواد پلیمری غیرممکن است.‏

برای غلبه بر این مشکل، این محققان تکنیک ساختی بنام روش انتقال عمومی ارائه کردند. ‏این تکنیک شامل ترسیب این مواد الکترود باتری روی یک بستر میکای شکننده، مشابه آنچه ‏در ساخت باتری انعطاف‌پذیر استاندارد استفاده می‌شود، است. سپس این محققان با استفاده ‏از نوار چسبناک بستر میکا را لایه به لایه حذف می‌کنند.‏

filereader.php?p1=main_0bdaf3b289265dbd4
باتری یون لیتیوم قابل خم در حالت خمیدگی نیز ‏یک ‏LED ‏ آبی را روشن می‌کند.  ‏

در مرحله بعد، این باتری روی یک صفحه پلیمری انعطاف‌پذیر انتقال داده شده و با یک ‏صفحه پلیمری انعطاف‌پذیر دیگر پوشش‌دار می‌شود. نتیجه نهایی یک باتری یون لیتیوم ‏انعطاف‌پذیر است که آن را تقریبا با هر ماده الکترودی می‌توان ساخت (در این تحقیق از ‏اکسید کبالت لیتیوم استفاده شد).‏

این باتری یون لیتیوم انعطاف‌پذیر ولتاژ شارژی برابر با چهار و دو دهم ولت و ظرفیت ‏شارژی برابر با ۱۰۶ میکروآمپر ساعت بر سانتی‌متر مربع داشت که جزء بالاترین مقادیر ‏گزارش‌شده برای این باتری‌های انعطاف‌پذیر هستند. بسته به درجه خمیدگی، این باتری ‏بین هشتاد و هشت و دو دهم درصد و نود و هشت و چهار دهم درصد ظرفیت اصلی خود را ‏حفظ می‌کرد.‏

این محققان برای ساخت اولین سیستم الکترونیک عملکردی کاملا انعطاف‌پذیر، این ‏باتری یون لیتیوم انعطاف‌پذیر را به یک ‏LED‏ آلی انعطاف‌پذیر ساخته‌شده روی یک بستر ‏اکسید قلع ایندیوم انعطاف‌پذیر، متصل کردند. آنها تمام این سیستم را برای تقویت پایداری ‏مکانیکی‌اش با صفحه‌های پلیمری انعطاف‌پذیر پوشاندند. این محققان نشان دادند؛ حتی ‏هنگامی که این باتری خمیده شود، هنوز می‌تواند به ‏LED‏ توان بدهد.‏

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Nano Letters‏ منتشر کرده‌اند.‏