La ricerca sull’elettronica indossabile di prossima generazione è uno dei settori scientifici che sta stimolando maggiormente la fantasia di chimici e ingegneri.

Riuscire a creare generatori e sistemi d’accumulo leggeri e flessibili, da integrare direttamente nei tessuti, apre le porte a un futuro di abiti energetici multifunzione. Ma per riuscirvi è necessario creare un dispositivo che sia deformabile, duraturo e versatile al tempo stesso, senza perdite o inefficienze. Gli ultimi passi importanti fatti in questo comparto arrivano dall’Università di Hong Kong: qui un gruppo di ricercatori, guidato dallo scienziato dei materiali Chunyi Zhi, ha creato una speciale batteria a filo ricaricabile che può essere letteralmente lavorata a maglia. L’obiettivo del team di scienziati è stato quello di creare una batteria ricaricabile agli ioni di zinco impermeabile, che mantenesse la sua capacità di carica anche se piegata, stirata, tagliata, cucita e lavata.

[Nell’immagine di apertura: un giubbotto da moto ottenuto filando tessuti con batterie incorporate]

I segreti della batteria a filo

Studi precedenti sul fronte dell’elettronica indossabile hanno ottenuto un certo successo combinando fibre unidimensionali con batterie flessibili in Zn-MnO2. Purtroppo la maggior parte di questi sistemi perde velocemente la capacità di ricaricarsi, divenendo inutile.

Per superare il problema, il gruppo di scienziati ha tentato una strada alternativa: ha intrecciato in un filato le fibre di nanotubi in carbonio, quindi ha ricoperto una parte del filo con lo zinco per formare l’anodo della batteria e un altra con l’ossido di magnesio per formare il catodo. Questi due pezzi sono stati poi ritorti come in una doppia elica, rivestiti con un elettrolita di poliacrilammide reticolato e sigillati nel silicone.

La batteria a filo fornisce un’elevata capacità specifica e alta densità di energia volumetrica (rispettivamente 302,1 mAh/g e 53,8 mWh cm3). Il lavoro di ricerca e di messa a punto è ancora all’inizio, ma per ora lo speciale filato mostra un’eccellente stabilità ciclica, mantenendo la capacità del 98,5% dopo 500 cicli di carica/scarica. Ancora più importante è la sua elasticità (fino al 300% della deformazione), in grado di lavorare ancora al 96,5% dopo 12 ore di funzionamento sott’acqua. Per la dimostrazione proof-of-concept, il gruppo ha creato un filo lungo 1,1 m tagliandolo in otto parti, e intrecciandolo in un tessuto utilizzato per alimentare una lunga cinghia flessibile incorporata in un pannello elettroluminescente flessibile da 100 cm2.