«إمبرنت إنرجي» طوّرت بطاريات مرنة يُمكن طبعها بواسطة طابعات ثلاثية الأبعاد بكلفة زهيدة

شركة أميركية تُطور بطاريات قابلة للارتداء

صورة

تُرافق التطور الحاصل والانتشار المتوقع لاستخدام الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء، مثل النظارات والساعات الذكية، حاجة كبيرة لتطوير البطاريات المستخدمة، لتصبح أصغر حجماً وأقل صلابة من البطاريات الحالية، إضافة إلى رفع طاقتها وقابليتها لإعادة الشحن، الأمر الذي سيسمح بتقديم تصميمات مبتكرة للأجهزة القابلة للارتداء مثل الملابس الذكية، كما ستمتد فوائده إلى الأجهزة الطبية والمستشعرات وغيرها.

ومن بين المحاولات الحالية تطوير شركة «إمبرنت إنرجي» Imprint Energy الأميركية الناشئة بطاريات مرنة قابلة لإعادة الشحن، يُمكن طبعها بواسطة الطابعات ثلاثية الأبعاد بكلفةٍ زهيدة. وتختبر الشركة إمكانية استخدام بطارياتها المصنوعة من الزنك والـ«بوليمر» مع «الأجهزة القابلة للارتداء» حول معصم اليد.

وتأمل «إمبرنت إنرجي»، التي تتخذ من ولاية كاليفورنيا الأميركية مقراً لها، أن تنجح في بيع بطارياتها إلى الشركات المُصنعة للإلكترونيات القابلة للارتداء، والأجهزة الطبية، والبطاقات الذكية المستخدمة على الأطعمة والعبوات، وأجهزة الاستشعار البيئية.

ويهدف نهج الشركة إلى توفير بطاريات آمنة للاستخدام على الجسم البشري، في وقت يُتيح حجمها الصغير ومرونتها ابتكار تصميمات استحال تنفيذها في السابق؛ بسبب البطاريات الأكبر حجماً والمعتمدة على الليثيوم. كما يمكن للبطاريات الجديدة، حتى مع أشكالها الأصغر حجماً، توفير ما يكفي من الطاقة لدعم مستشعرات الاتصالات اللاسلكية ذات الطاقة المنخفضة، ما يميزها عن غيرها من أنواع البطاريات الرقيقة.

وتعتمد تقنية البطاريات على أبحاث أحد مؤسسي الشركة، كريستين هو، التي بدأتها خلال دراساتها العليا في جامعة «كاليفورنيا» في بيركلي، وتعاونت «هو» مع باحث في اليابان لإنتاج بطاريات مجهرية من الزنك بواسطة طابعة ثلاثية الأبعاد.

وتعتمد البطاريات المستخدمة حالياً في معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية على الليثيوم، وهي مادة شديدة التفاعل، ما يعني ضرورة حمايتها، الأمر الذي يُؤدي إلى زيادة حجم البطارية.

في المقابل، يتسم الزنك بأنه أكثر استقراراً، لكن تواجه بطاريات الزنك التقليدية مشكلةً؛ نظراً لاعتماد المحلول الكهربائي أو «الإليكروليت» فيها على المياه، ما يدفع الزنك لتشكيل تشعبات تشبه الفروع يمكن أن تنمو من قطب كهربائي إلى آخر، ما يُعيق عمل البطارية.

ولمواجهة المشكلة، طورت كريستين محلولاً كهربائياً مصنوعاً من الـ«بوليمر» الصلب، ما يوفر قدراً أكبر من الاستقرار في البطارية، ويزيد من قدرتها على إعادة الشحن.

واعتبر أحد مؤسسي «إمبرنت إنرجي» رئيسها التنفيذي، بروكس كينكيد، أن بطاريات الشركة تجمع بين أفضل ميزات بطاريات الطبقات الرقيقة المصنوعة من الليثيوم، والبطاريات المطبوعة.

ومن ناحية أخرى، تتميز البطاريات الرقيقة بقابليتها لإعادة الشحن، لكنها تعتمد على الليثيوم المتفاعل، كما تُواجه مشكلة قدرتها المحدودة، والكلفة الباهظة لتصنيعها.

وفي حين لا يُمكن إعادة شحن البطاريات المطبوعة، فإنها تتميز برخص سعرها، وتوفيرها قدرةً أعلى، إلى جانب اعتمادها على الزنك. ويُحقق استخدام الزنك مزايا بفضل ثباته، ما يُوفر على الشركة المُصنعة حاجتها إلى المعدات الوقائية اللازمة لصنع بطاريات الليثيوم الحساسة للأوكسجين.

من جانبه، لفت نائب رئيس مجموعة «نيو ديفيسز» المدير العام لفريق ابتكار الأجهزة الذكية في شركة «إنتل» الأميركية، ستيفن هولمز، إلى قيدين يعيقان تطوير منتجات جديدة، تُمثل البطاريات أحدهما، بينما تُشكل الشاشات القيد الثاني.

وعلى الرغم من تزايد الطلب على البطاريات المرنة، أشارت «كريستين هو» إلى غياب أي معيار حالي لقياس مدى مرونة البطاريات، ما يُسبب إحباطاً للمستهلكين الراغبين في مقارنة الجوانب الكيميائية، ما دفع شركة «إمبرنت إنرجي» إلى تطوير أداتها الخاصة لاختبار البطاريات.

وبدأت الشركة باختبار بطارياتها مقابل المنتجات المتاحة تجارياً التي يُسوّق لها باعتبارها بطاريات مرنة، ووفق ما قالت «هو»، فقد أظهر الاختبار فشل البطاريات الحالية على نحوٍ كارثي بعد أقل من 1000 دورة انحناء، في حين حافظت بطاريات «إمبرنت إنرجي» على استقرارها.

وأشارت «هو» إلى خوض الشركة محادثات حول استخدام بطارياتها في الملابس، وفي أجزاء غريبة من الجسم مثل العينين.

وأخيراً، بدأت «إمبرنت إنرجي» العمل على مشروع يُموله الجيش الأميركي لصنع بطاريات أجهزة استشعار تُراقب الحالة الصحية للجنود، وتتضمن التطبيقات الأخرى المحتملة استخدامها لتوفير الطاقة اللازمة للبطاقات الذكية المُزودة بمستشعرات، والمستخدمة لتتبع الأغذية والطرود. ونجحت شركة «إمبرنت إنرجي» كذلك في جمع تمويل بقيمة ستة ملايين دولار، من صناديق تمويل رأس المال المخاطر؛ وهي «فونيكس فنتشر»، و«إيه إم إي كلاود فنتشرز» التابع لأحد مؤسسي شركة «ياهو» الأميركية، جيري يانج.

ويهدف التمويل إلى مساعدة الشركة على مواصلة تطوير الجانب الكيميائي، ودعم الإطلاق التجاري للبطاريات. وضمت قائمة المستثمرين السابقين في «إمبرنت إنرجي» كلاً من شركة «إن كيو تل» للتمويل التي تدعمها «وكالة المخابرات المركزية» الأميركية، و«داو كيميكال».

 

تويتر