Исследователи из Южной Кореи представили перспективный материал для гибких аккумуляторов, который сочетает высокую прочность, эластичность и устойчивость к низким температурам.

Новый гидрогелевый электролит способен растягиваться в девять раз по сравнению с исходной длиной и сохраняет работоспособность даже при температуре -20 °C.

Главный недостаток гибкой электроники удалось устранить

Одним из самых сложных препятствий для развития носимой электроники долгое время оставались источники питания. Гидрогелевые электролиты хорошо проводят ионы и легко деформируются, однако при сильных механических нагрузках они быстро повреждаются. Дополнительной проблемой становится вода в их составе, которая замерзает на холоде и ухудшает характеристики материала.

Команда ученых из Университета Сонгюнгван (SKKU) разработала решение, позволяющее справиться сразу с двумя недостатками. Новый материал отличается высокой устойчивостью к растяжению и не теряет ключевых свойств при отрицательных температурах.

Жидкий металл помог упростить производство

Для создания электролита специалисты применили частицы жидкого металла, полученные с помощью ультразвукового дробления. Они использовались в качестве инициаторов полимеризации, благодаря чему удалось отказаться от традиционных методов обработки с нагревом и ультрафиолетовым излучением.

Такой подход не только упрощает технологию производства, но и может сделать масштабный выпуск подобных материалов более доступным в будущем.

Ключевые особенности новой разработки:

• растяжение до 900% без разрушения структуры;
• сохранение работоспособности при температуре до -20 °C;
• высокая устойчивость к многократным деформациям;
• упрощенный процесс изготовления без нагрева и УФ-обработки.

Материал способен восстанавливать свою структуру

Высокая прочность гидрогеля обеспечивается добавлением стеарилметакрилата. Это вещество формирует систему обратимых связей между полимерными цепочками. Во время растяжения такие связи временно разрываются, а после снятия нагрузки снова восстанавливаются.

Благодаря этому материал выдерживает удлинение до 900% от первоначального размера, сохраняя целостность и рабочие характеристики даже после серьезных деформаций.

Морозостойкость обеспечил хлорид лития

Чтобы повысить устойчивость к холоду, исследователи дополнительно обработали гидрогель раствором хлорида лития. Такая обработка снизила температуру замерзания воды внутри материала, что позволило сохранить гибкость и стабильную ионную проводимость при отрицательных температурах.

В результате электролит продолжает эффективно функционировать в условиях, где большинство аналогичных материалов теряют свои свойства.

Более 45 тысяч циклов с минимальной потерей емкости

Во время испытаний накопители энергии на основе нового гидрогеля продемонстрировали впечатляющую долговечность. После 45 тысяч циклов зарядки и разрядки они сохранили около 98% первоначальной емкости.

Этот показатель значительно превосходит результаты многих современных решений, используемых в носимой электронике.

По словам авторов исследования, технология может стать основой для нового поколения гибких аккумуляторов. Такие источники питания найдут применение в умных часах, медицинских сенсорах, электронном текстиле и других устройствах, которым необходимо надежно работать при постоянных изгибах, растяжении и низких температурах.