Механические нагрузки больше не проблема: корейские ученые представляют новый электролит. Источник: AI
Гибкая электроника, мягкая робототехника и медицинские датчики имеют одну общую проблему — они нуждаются в источниках питания, которые можно сгибать, растягивать и бить без риска остаться без энергии. Ученые из южнокорейского университета POSTECH предложили решение: гидрогелевый электролит для суперконденсаторов, который игнорирует мороз и механические издевательства.
Замерзшая вода — враг гибкости
Гидрогели — это мягкие материалы, где полимерная сетка удерживает воду. Они превосходно проводят ионы, но только до того момента, пока на улице не становится холодно. Как известно из практики, традиционные гидрогелевые электролиты теряют функциональность при температурах ниже 0 °C. Вода внутри просто замерзает, делая материал твердым и хрупким, что останавливает движение ионов. Попытки сделать структуру плотнее обычно лишь мешали электролиту выполнять его основную работу.
Исследовательская группа под руководством профессора Ким Ён Су (Kim Yong-su) решила эту проблему, создав в одном гидрогеле две зоны. Они смешали гидрофильные и гидрофобные мономеры в воде с наночастицами глины. Это позволило получить прочный каркас, который берет на себя механические нагрузки, и каналы, насыщенные водой, по которым свободно гуляют ионы. Чтобы вода не превращалась в лед, материал пропитали раствором хлорида лития.
Схематическое изображение исследования гидрогелевого электролита. Иллюстрация: POSTECH
Молоток против науки
Результаты оказались убедительными: новый гидрогель в 21 раз устойчивее к разрывам, чем обычные образцы, а его ионная проводимость возросла в 2,4 раза. Материал сохраняет мягкость даже при температуре -20 °C. Это не первая интересная разработка этого университета: в 2025 году мы уже рассказывали, как Samsung и POSTECH создали металинзы для XR-гарнитур.
Для проверки на прочность ученые использовали стальной молоток, который сбрасывали с высоты 15 см. Пока обычное стекло и стандартные гидрогели разлетались на осколки, новый материал выдерживал повторные удары. Более того, суперконденсатор на базе этого электролита продолжал работать при сгибе на 180 градусов.
Стоит отметить, что еще в 2023 году исследователи замечали: разработчики часто игнорируют механическую стабильность при деформациях в пользу химических показателей. Однако в POSTECH доказали, что можно объединить оба параметра. После 5000 циклов заряда и разряда устройство сохранило более 91,6% своих характеристик, а сборка из пяти таких суперконденсаторов смогла зажечь светодиод сразу после «встречи» с молотком.