Исследователи из университета Сонгюнгван (Южная Корея) создали инновационный гидрогелевый электролит — материал, сочетающий сверхэластичность и морозостойкость. Разработка дает новые возможности для носимой электроники и систем накопления энергии, работающих в экстремальных условиях. Результаты исследования опубликованы в Nano‑Micro Letters.
Рост популярности носимой электроники требует создания энергонакопителей, которые одновременно будут гибкими и устойчивыми к внешним воздействиям. Существующие гидрогелевые электролиты часто проигрывают по прочности и замерзают при низких температурах, теряя эффективность.
Эта работа представляет собой новую стратегию разработки гидрогелевых электролитов на основе жидкого металла и является перспективной платформой для носимой электроники нового поколения и гибких систем накопления энергии, работающих в экстремальных условиях.
Специалисты преодолели эти ограничения за счет использования частиц жидкого металла в составе материала. Под воздействием ультразвука металл разбивается на мелкие частицы и запускает процесс полимеризации акриламида и акриловой кислоты — так формируется гидрогель. Важное преимущество технологии: для синтеза не нужны нагревание или УФ‑облучение, что упрощает масштабирование производства.
Для повышения прочности в гидрогель добавили стеарилметакрилат (СМА) — гидрофобный материал, создающий физические поперечные связи между полимерными цепями. Эти связи работают как обратимые соединения: при нагрузке они разрываются, рассеивая энергию, а после снятия напряжения восстанавливаются. Благодаря этому материал способен растягиваться до 900% от исходной длины.
После замачивания в растворе хлорида лития (LiCl) гидрогель приобрел незамерзающие свойства: он сохраняет ионную проводимость и гибкость даже при −20 °C. Накопители энергии с таким электролитом показали высокую долговечность — 98% эффективности после 45 тыс. циклов зарядки и разрядки.
Исследователи отмечают, что достигнутая стабильность и воспроизводимость производственных процессов делает технологию перспективной для практического применения на больших площадях.
Ранее Наука Mail рассказывала, что негорючий электролит навсегда защитит аккумуляторы от взрывов.
