پژوهشگران دانشگاه ایالتی میشیگان با استفاده از فناوری چاپ، نانولوله‌های کربنی و اوریگامی موفق به تولید افزاره‌های قابل انعطاف شدند که قابلیت ذخیره‌سازی انرژی را دارد. چنین دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی انعطاف‌پذیر به پژوهشگران کمک می‌کند تا ادوات پوشیدنی نظیر ساعت‌های هوشمند انعطاف‌پذیرتر، راحت‌تر و قابل اطمینان‌تر شوند.
تولید ادوات ذخیره‌سازی انرژی با استفاده از نانولوله‌های کربنی
کائو، استادیار گروه‌های مهندسی مکانیک و مهندسی برق و کامپیوتر که مدیر آزمایشگاه الکترونیک و ماشین‌آلات نرم دانشگاه ایالتی میشیگان است، در حال بررسی فرصت‌های جدیدی بوده که با نتایج این تحقیقات به‌دست می‌آید. به‌عنوان مثال، او در حال تلاش برای توسعه منسوجات هوشمند است تا علائم حیاتی ورزشکاران را در حین بازی کنترل کند، یا پوست الکترونیکی را توسعه دهد که لمس را برای افرادی که از پروتز و ایمپلنت‌های هوشمند استفاده می‌کنند به ارمغان آورد. چنین فناوری‌هایی می‌تواند سلامت بیماران را ردیابی کند.
کائو می‌گوید: «برای استفاده از دستگاه‌های قابل کاشت، شما نیاز به وسایل الکترونیکی دارید که بتوانند با بافت نرم ترکیب شوند و حرکت بدن را تأمین کنند.»
تیم وی همچنین در حال کار روی «پوشیدنی گیاهان» است، حسگرهایی که برای محصولات کشاورزی ساخته شده که می‌توانند با رشد و حرکت گیاهان کشیده و خم شوند.
کائو می‌افزاید: «گیاهان حتی بدون تغییر باد یا شرایط محیطی، جهت‌گیری و شکل خود را در طول ۲۴ ساعت تغییر می‌دهند. این بسیار شگفت‌آور و جالب است؛ بنابراین ما مشتاق هستیم حسگرهایی تولید کنیم که بتوانند در شرایط مختلف رشد گیاه، را در خود جای دهند.»
برای تأمین انرژی این ادوات، کائو و همکارانش در حال توسعه قطعات الکترونیکی هستند که انرژی حرکتی را به برق تبدیل کنند. تابستان سال جاری، کائو تیمی را هدایت می‌کرد که برای تشخیص آتش‌سوزی در جنگل حسگرهایی را ساختند که انرژی خود را از وزش باد تامین می‌کرد. این حسگرها به محیط‌بانان اجازه می‌دهند تا قسمت وسیعی از جنگل‌ها را بدون نیاز به تعویض یا شارژ مجدد باتری‌ها کنترل کنند.
محققان این پروژه روشی را برای ایجاد ابرخازن‌ها ارائه کرده‌اند که می‌تواند بدون ایجاد خدشه در عملکرد الکتروشیمیایی آن‌ها، به مرزهای جدیدی در ذخیره‌سازی انرژی برسد. آن‌ها از روش چاپ چهاربعدی استفاده کردند و نتایج یافته‌های خود را در نشریه Advanced Materials Technologies به چاپ رساندند.
این تیم از یک چاپگر جت آئروسل استفاده کرده تا جوهر فرموله شده مخصوصی را روی یک لایه پلیمری قابل انعطاف قرار دهند. آن‌ها دو نوآوری را در این مسیر به کار گرفتند.
ابتدا جوهری حاوی نانولوله‌های کربنی و هم اکسید گرافن ساختند که ویژگی‌های الکتروشیمیایی و مکانیکی مورد نظر تیم را برآورده کند.
نوآوری دوم، نوعی اوریگامی است. محققان دریافتند که اگر ساختارهای مورد نظر را روی سطحی که تاخورده و به‌صورت اکاردئون است، چاپ کننده انعطاف‌پذیری بالایی خواهد داشت. از این رو، از اوریگامی برای ساخت محصول خود استفاده کردند.
