Przejdź do treści

Flexible Electrical Energy Storage Structure with Variable Stiffness for Soft Robotics and Wearable Electronics

Na podstawie analizy dotychczas opracowanych konstrukcji robotów i urządzeń elektronicznych należy zauważyć, że większość z nich wymaga zastosowania magazynu energii elektrycznej. Niestety, większość obecnie dostępnych na rynku urządzeń bazuje na sztywnych elementach, które w znacznym stopniu ograniczają możliwości ich integracji z miękką robotyką oraz elektroniką noszoną. Aby sprostać tym wyzwaniom, zaproponowano nowy typ elastycznej struktury do magazynowania energii elektrycznej, składającej się z małych ogniw bateryjnych połączonych przewodzącymi ścieżkami z ciekłego metalu. Struktura ta może osiągać niską wartość modułu Younga (około 0,13 MPa), przy jednoczesnym zachowaniu stabilności elektrochemicznej nawet przy dużych odkształceniach (maksymalne zmniejszenie pojemności – 2%). Zaproponowano zarówno strukturę warstwową, jak i strukturę typu „kanapka” z ziarnistym rdzeniem, która dzięki zjawisku solidyfikacji granulatu pozwala na zmianę sztywności konstrukcji (nawet o prawie 300%). Artykuł opisuje koncepcję i zasadę działania zaproponowanej elastycznej struktury do magazynowania energii, a następnie przedstawia jej charakterystykę mechaniczną i elektryczną, spektroskopię impedancyjną oraz cykliczne testy galwanostatyczne ogniw bateryjnych. Do charakterystyki elektrod wykorzystano skaningową mikroskopię elektronową (SEM) oraz dyspersyjną spektroskopię rentgenowską (EDS). W artykule zawarto także symulacje numeryczne oraz potencjalne zastosowania analizowanej struktury.

Artykuł:

Soft Robotics

Autorzy z PW:

Piotr Bartkowski, Łukasz Pawliszak, Marta Ciemiorek-Bartkowska 

Rok wydania: