Araştırmacılardan Diş Macunu Kıvamında Yumuşak Pil İcadı
Günümüzde cep telefonlarımızdan akıllı saatlerimize ve dizüstü bilgisayarlarımıza kadar her yerde pil bulunan cihazlarla çevriliyiz. Bugün piller, teknolojimizin sağlam ve büyük parçalarıdır; ama ya bu piller bükülebilir, esnek ve hatta yazdırılabilir olsaydı?
Bu fikri benimseyen İsveç’teki araştırmacılar, farklı şekillere girebilen bir sıvı pil geliştirdiler. 11 Nisan’da Science dergisinde yayımlanan bir çalışmada detaylandırılan bu pil, pillerdeki temel iletken malzemeler olan elektrotları sıvı formda kullanıyor. Yenilikçi yapısı, gelecekteki pil teknolojileri için çığır açıyor.
“Piller, tüm elektronik cihazların en büyük bileşenidir. Bugün katı ve oldukça hacimliler. Ama yumuşak ve uyumlu bir pille, tasarım sınırlamaları ortadan kalkar. Elektronik cihazlara tamamen farklı bir şekilde entegre edilebilir ve kullanıcıya adapte olabilir,” diyor Aiman Rahmanudin, çalışmanın ortak yazarı, üniversiteden yapılan bir açıklamada. “Dokusu biraz diş macununa benziyor. Örneğin, malzeme pilin istenilen şekle getirilmesi için bir 3D yazıcıda kullanılabilir.”
Açıklamaya göre, daha önce yumuşak, esnek piller geliştirme girişimleri, çevreye zararlı nadir malzemelere veya mekanik özelliklere dayanıyordu. Rahmanudin ve ekibinin başarısı, elektrotları sıvı forma dönüştürmekte yatıyordu.
Bu başarının önemini anlamak için pillerin nasıl çalıştığını hatırlamak gereklidir. Kabaca anlatmak gerekirse, bir elektrokimyasal pil, iki farklı metal veya elektrottan oluşur: bir anot ve bir katot. Bir kimyasal reaksiyon elektronların anottan katoda akmasını sağlar. Bu süreç, elektrik olarak adlandırılır ve hareket ettikçe bir ampulü aydınlatmak veya bir cihazı çalıştırmak gibi işler yapabilir. Daha büyük piller daha fazla elektrik kapasitesine sahiptir ancak daha kalın ve dolayısıyla daha sert elektrotlar gerektirir.
“Kapasitenin sertlikten bağımsız olduğunu ilk biz gösterdik,” diyor Rahmanudin, aynı zamanda Linköping Üniversitesi’nin Organik Elektronik Laboratuvarı’ndaki Yumuşak Elektronik Grubu’nda araştırma lideri.
Daha önceki sıvı elektrot geliştirme girişimleri, bazen katılaşan sıvı metallere dayanıyordu. Bu sorunları aşmak için, ekip elektrik iletebilen plastikler—conjugated polimerler—ve kağıt üretiminde atık bir ürün olan lignin kullandı. Ortaya çıkan pil, iki kat gerildiğinde bile 500 defadan fazla şarj edilebiliyor.
Ayrıca, “pildeki malzemeler conjugated polimerler ve lignin olduğundan, hammaddeler bol miktarda bulunur. Lignin gibi yan ürünleri, pil malzemesi gibi yüksek değerli bir ürüne dönüştürerek daha döngüsel bir modele katkıda bulunuyoruz. Dolayısıyla, sürdürülebilir bir alternatif,” diyor çalışmanın baş yazarı ve Linköping Üniversitesi’nin Organik Elektronik Laboratuvarı’ndaki doktora sonrası araştırmacı Mohsen Mohammadi. Ekip, pilin elektrik voltajını artırmayı hedefliyor.
“Konseptin çalıştığını gösterdik ama performansın iyileştirilmesi gerekiyor. Voltaj şu anda 0.9 volt,” diyor Rahmanudin. Kıyaslamak gerekirse, standart AA piller 1.2 ila 1.5 volt arasındadır ve çoğu akıllı telefon 3.7 ila 4.2 volt arasında çalışır. “Şimdi voltajı artırmak için diğer kimyasal bileşenleri kullanmayı düşüneceğiz.”
Bu çalışmayla birlikte kalıpların dışına çıkarak, pil tabanlı cihazlar için yeni bir tasarım dünyasının kapıları aralanıyor.
