움직임을 전기로 바꾸는 신소재는 언젠가는 걷는 것만으로 휴대전화, 시계 또는 기타 웨어러블 장치를 충전할 수 있다. 다른 "스마트 패브릭"과 달리 이 소재는 세탁 후에도 몇 달 동안 작동할 수 있다.

과제

과학자들은 배터리, 센서 또는 전극과 같은 전자 부품을 직물에 내장하여 건강을 모니터링하거나 움직임과 체온을 전기로 전환할 수 있는 의복을 만들었다.

스마트 패브릭은 두드리거나 쥐어 짜거나 늘리는 것과 같은 기계적 스트레스에서 전기를 생성한다.

탐색 대기 중인 그러한 시스템의 잠재적인 용도는 무수히 많다. 그러나 우리는 프로토타입을 보았지만 스마트 패브릭의 광범위한 사용은 내구성과 신뢰성의 부족으로 인해 방해를 받았다.

싱가포르 난양공과대학(NTU Singapore)의 Lee Pooi See는 "[A] 큰 도전은 세탁 후에도 기능이 저하되지 않고 동시에 우수한 전기 출력을 유지하는 것을 개발하는 것이었다."고 말했다.

스마트 패브릭:

Lee는 이제 탭핑, 압착 또는 스트레칭과 같은 특정 유형의 기계적 스트레스를 받을 때 전기를 생성하는 패브릭 개발을 주도했다.

개념 증명 실험에서 직물의 작은 조각(2제곱인치 미만)을 계속 두드리면 100개의 LED를 구동하거나 전화기와 같은 일반 장치에 사용되는 커패시터를 충전할 수 있는 충분한 전기가 생성되었다.

스마트 패브릭의 전기 생산 능력은 5개월 동안 안정적이었고 세탁, 구겨짐, 접힘의 영향을 받지 않았다. 신축성, 방수성 및 통기성이 있기 때문에 NTU Singapore 팀은 이 소재가 웨어러블에 편안하게 통합될 수 있다고 믿는다.

"우리는 그것이 티셔츠로 짜여지거나 신발 밑창에 통합되어 신체의 가장 작은 움직임에서 에너지를 수집하여 전기를 모바일 장치에 연결할 수 있다고 생각한다."라고 Lee가 말했다.

작동 원리

스마트 패브릭을 만들기 위해 연구원들은 은과 고무 같은 재료로 만든 신축성 있는 전극을 만드는 것으로 시작했다.

전극은 압축하거나 구부리거나 늘리면 전기를 생산하는 폴리머(PVDF-HPF라고 함)와 태양전지와 LED에 사용되는 소재인 페로브스카이트로 만들어진 직물에 부착됐다.

"페로브스카이트 [...]를 포함하면 프로토타입의 전기 출력이 증가한다."라고 Lee가 설명했다.

“페로브스카이트가 본질적으로 부서지기 쉬운 반면 PVDF-HPF에 통합하면 페로브스카이트에 탁월한 기계적 내구성과 유연성이 부여된다.”고 그녀는 덧붙였다. "PVDF-HPF는 또한 페로브스카이트에 대한 추가 보호층 역할을 하여 기계적 특성과 안정성을 추가한다."

미래를 내다보기

스마트 패브릭을 생산하는 데 드는 비용이 얼마인지는 분명하지 않으며 NTU 싱가포르 연구에서는 팀이 기술을 상용화할 계획이 있는지 여부에 대해 언급하지 않았다.

그러나 개념 증명 실험에 따르면 유용한 양의 전기를 생성하기 위해 큰 천 조각이 필요하지 않은 것 같다. 연구원들은 이제 더 많은 유형의 에너지를 수확하기 위해 이를 적용하는 방법을 찾고 있다.