Miksi paristojen ja akkujen pitäisi olla kovia möhkäleitä? Amerikkalaistutkijat tekivät akusta joustavan: se ei vain taivu, vaan myös venyy ja vääntyy, minkä jälkeen se palaa alkuperäiseen muotoonsa.
Joustava elektroniikka sinällään ei ole enää mitään uutta, vaikkakin se on edelleen harvinaista ja kallista. Niin piirilevyt, näytöt kuin yksittäiset komponentitkin voidaan jo tehdä sellaisiksi, että ne joustavat tarpeen mukaan, mutta ongelmana ovat olleet akut: niiden tekeminen joustaviksi on ollut hankalaa.
Northwestern Universityn Yonggang Huang ja Illinoisin yliopiston John Rogers ovat nyt onnistuneet saamaan litiumioniakusta joustavan. Heidän jännittävästä keksinnöstään kerrotaan tänään julkaistussa Nature Communicationsin artikkelissa.
Akun osat ovat aseteltuna vierekkäin pitkinä, tiukasti pakattuina viivoina, jotka on muotoiltu aaltomaisiksi. Sykkyrällä olevat rakenteet voivat venyä jopa kolmekertaiseksi pituudeltaan, minkä lisäksi niitä voi painaa myös kasaan. Sen jälkeen kun ulkoinen voima lakkaa vetämästä tai työntämästä akkua kasaan, se palautuu itsekseen alkuperäiseen muotoonsa.
Toiminnaltaan akku vastaa normaalia samankokoista litiumioniakkua, eikä muodon muuttaminen vaikuta sen varaukseen eikä ulos saatavaan jännitteeseen.
Huang ja Rogers ovat kehittäneet jo kuuden vuoden ajan joustavaa elektroniikkaa, jonka tavoitteena on ollut ennen kaikkea lääketieteellisten, ihon alle asennettavien laitteiden tekeminen. He kehittivät johdintekniikan, missä pienet, joustamattomat elektroniset osat on liitetty toisiinsa metallisin, joustavin johdoin, jotka pullahtavat ylöspäin ja antavat periksi, kun niitä väännetään tai puristellaan.
Suurimmaksi ongelmaksi osoittautui voimanlähteen tekeminen, sillä sama menetelmä ei toiminut niissä - akut ovat liian tiukasti pakattuja, jotta tilaa vaativat joustavat johdotukset mahtuisivat niiden sisälle. Niinpä tutkijat muovasivat osat kiharamaiseen muotoon, jolloin ne ovat ikään kuin peräkkäisten ja sisäkkäisten S-kirjainten muotoisia jousia.
Kaksikon koelaitteistossa oli kyynärpään päälle asennettu joustava akku, joka toimi tasaisesti ja syötti virtaa LED-lamppuun vaikka akkua kuinka väänneltiin ja taivuteltiin kättä liikuttamalla. Akku toimi tyypillisesti täyden latauksen jälkeen noin kahdeksan tunnin ajan, ennen kuin se piti ladata uudelleen.
Uuden joustavan akun luonnollisin sovellus ovat lääketieteelliset laitteet, kuten esimerkiksi sydämentahdistavat ja kuulolaitteet, joissa ihmisen kehoon joudutaan laittamaan epämukava akku. Kun myös joustavaa akkua on mahdollista ladata langattomasti, paranee käyttömukavuus olennaisesti.
Myös puettavan elektroniikan kehittäminen tulee helpommaksi, ja voi kuvitella, että tulevaisuudessa kännykkäkin vain pomppaa ilmaan lattialle pudotessaan, eikä sälähdä heti rikki.
Kuva: Northwestern University