Механічні навантаження більше не проблема: корейські вчені представляють новий електроліт. Джерело: AI
Гнучка електроніка, м'яка робототехніка та медичні датчики мають одну спільну проблему — вони потребують джерел живлення, які можна згинати, розтягувати та бити без ризику залишитися без енергії. Вчені з південнокорейського університету POSTECH запропонували рішення: гідрогелевий електроліт для суперконденсаторів, який ігнорує мороз та механічні знущання.
Замерзла вода — ворог гнучкості
Гідрогелі — це м'які матеріали, де полімерна сітка утримує воду. Вони чудово проводять іони, але рівно до того моменту, поки на вулиці не стає холодно. Як відомо з практики, традиційні гідрогелеві електроліти втрачають функціональність при температурах нижче 0 °C. Вода всередині просто замерзає, роблячи матеріал твердим і крихким, що зупиняє рух іонів. Спроби зробити структуру щільнішою зазвичай лише заважали електроліту виконувати його основну роботу.
Дослідницька група під керівництвом професора Кім Йон Су (Kim Yong-su) вирішила цю проблему, створивши в одному гідрогелі дві зони. Вони змішали гідрофільні та гідрофобні мономери у воді з наночастинками глини. Це дозволило отримати міцний каркас, який бере на себе механічні навантаження, та канали, насичені водою, якими вільно гуляють іони. Щоб вода не перетворювалася на лід, матеріал просочили розчином хлориду літію.
Схематичне зображення дослідження гідрогелевого електроліту. Ілюстрація: POSTECH
Молоток проти науки
Результати виявилися переконливими: новий гідрогель у 21 раз стійкіший до розривів, ніж звичайні зразки, а його іонна провідність зросла у 2.4 раза. Матеріал зберігає м'якість навіть при температурі -20 °C. Це не перша цікава розробка цього університету: у 2025 році ми вже розповідали, як Samsung і POSTECH створили металінзи для XR-гарнітур.
Для перевірки на міцність вчені використали сталевий молоток, який скидали з висоти 15 см. Поки звичайне скло та стандартні гідрогелі розліталися на друзки, новий матеріал витримував повторні удари. Більше того, суперконденсатор на базі цього електроліту продовжував працювати при вигині на 180 градусів.
Варто зазначити, що ще у 2023 році дослідники зауважували: розробники часто ігнорують механічну стабільність при деформаціях на користь хімічних показників. Проте в POSTECH довели, що можна поєднати обидва параметри. Після 5000 циклів заряджання та розряджання пристрій зберіг понад 91.6% своїх характеристик, а збірка з п'яти таких суперконденсаторів змогла запалити світлодіод одразу після «зустрічі» з молотком.