Onderzoekers ontwikkelen flexibele batterij die beweegt als slangenhuid

Koreaanse onderzoekers hebben een rekbare batterij ontwikkeld die de huid van een slang nabootst. Dat is handig om te kunnen worden ingezet in draagbare apparaten en zogenoemde ‘zachte robots’.

Wetenschappers van het Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) hebben een flexibele, rekbare batterij ontwikkeld die meebuigt en -rekt als de huid van een slang. Deze nieuwe batterij zal gebruikt kunnen worden in draagbare apparaten of buigbare robots met een breed scala aan toepassingen.

Het KIMM-onderzoeksteam, onder leiding van senior onderzoeker Bongkyun Jang en hoofdonderzoeker Seungmin Hyun van de afdeling Nano-Mechanica, baseerde de rekbare batterijstructuur op de structuur van slangenschubben. Hoewel de individuele schubben van de slangenhuid onbuigzaam zijn, kunnen ze samenvouwen zodat ze als geheel zeer rekbaar zijn en flexibel kunnen bewegen. Ook kunnen ze op die manier bescherming bieden tegen invloeden van buitenaf.

Veelheid aan kleine batterijen

In tegenstelling tot bij reguliere draagbare apparaten, waarbij het apparaat strak aan de batterij wordt bevestigd, maakt deze nieuwe technologie flexibele beweging mogelijk door een veelheid aan kleine batterijen in een schubachtige structuur op te stellen.

Om de veiligheid en duurzaamheid van de batterij te garanderen, hebben de onderzoekers getracht de vorm van elke batterijcel te optimaliseren en op die manier een hoge capaciteit per cel te bereiken. Ook heeft het team geprobeerd vervorming van de materialen waaruit de batterij bestaat, te minimaliseren door een optimaal ontwerp van de schubachtige structuur. 

Medische apparatuur en reddingsmissies

Die structuur ziet er zo uit: kleine, zeshoekige batterijcellen, die lijken op de schubben van een slangenhuid, worden verbonden met polymeer en koper dat middels een scharniermechanisme kan in- en uitvouwen. Dit ontwerp maakt ook massaproductie mogelijk, omdat de batterij kan worden gemaakt door flexibele elektroden te vouwen via een productieproces dat is geïnspireerd op de Japanse vouwkunst origami.

Deze nieuwe technologie kan worden toegepast in draagbare buigzame robotica voor mensen (denk aan prothesen en dergelijke), die zachte en flexibele apparatuur voor energieopslag nodig heeft. Maar de batterijtechnologie is ook geschikt voor medische apparatuur die ingezet wordt bij revalidatie voor ouderen en zieken die fysieke hulp nodig hebben. Bovendien zullen deze batterijen van pas komen als stroomvoorziening voor buigzame robotica die wordt gebruikt tijdens reddingsmissies in rampsituaties. 

Dankzij het vermogen om flexibel te bewegen en van vorm te veranderen, kunnen robots die zijn uitgerust met deze batterijen, gebruikt worden om toegang te krijgen tot nauwe, door obstakels afgesloten ruimtes tijdens dergelijke rampsituaties.

In de toekomst hoopt het KIMM-onderzoeksteam technologie te ontwikkelen die de opslagcapaciteit van deze apparaten kan vergroten. Het team hoopt ook multifunctionele buigzame robotica te ontwikkelen die kunstmatige spieren combineren met technologie voor het bedienen van zachte robots.

De onderzoeksresultaten zijn online gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Soft Robotics.