Ученые работают над модификацией упаковки, чтобы она перестала быть «балластом», а стала важным дополнением к купленной вещи. Так в США идут работы над созданием бумажных батарей, материалом для которых может стать электропроводимый полимер полипиррол.

Разворачивая подарки и распаковывая новые вещи, мы не пытаемся сохранить упаковочную бумагу, разрывая ее без всякого сожаления. Однако стремление сделать все элементы товара максимально функциональными и оптимизировать использование упаковочных материалов обращает внимание ученых на технологии, позволяющие превратить обычную обертку в электронное информационное приложение.

Сразу несколько групп ученых решили модифицировать упаковку, которая перестанет быть «балластом», а станет важным дополнением к купленной вещи. Так, ученый Альберт Михранян и его коллеги из Американского химического сообщества объявили о проектировке легких, экологичных и недорогих батарей, полностью состоящих из неметаллических компонентов, благодаря которым можно будет «оживить» любую бумажку и превратить одноразовую упаковку в справочное пособие многократного использования.

Самым многообещающим материалом для создания сверхтонких батарей, совместимых с бумагой, исследователи признали электропроводимый полимер полипиррол. Раньше полипиррол считался коммерчески невыгодным из-за низкой энергоемкости полимера, однако ученые нашли способ улучшить этот показатель в новых батареях. Секрет успешности  технологичной упаковки состоит в том, что полипиррольное покрытие не сосредоточено на одном участке картона, а распределено внутри целлюлозы гомогенными нанослоями, толщина которых меньше диаметра человеческого волоса в 50 тыс. раз. Данные слои пронизывают отдельные волокна целлюлозы, создавая пористый материал с отличной электропроводимостью. Между тем для создания бумажной батарейки требуется особая целлюлоза, полученная в результате переработки морских водорослей, которая препятствует потерям энергии из-за нагрева поверхности бумаги.
 
По словам самих разработчиков, проект батареи является одновременно простым и изящным, так как оба электрода состоят из идентичных частей сложносоставной бумаги, разделенной слоями бумаги для изготовления фильтров, которая пропитана раствором поваренной соли. Эта фильтровальная бумага выступает в батарее в качестве электролита. Конечно, подобная батарейка не отличается большой мощностью. Выработка батарей настолько невелика, что использовать их, кроме упаковки, можно лишь в экономичных устройствах — портативных сенсорах и смарт-картах.

Несмотря на это, бумажные аккумуляторы имеют и ряд неоспоримых преимуществ перед обычными ионно-литиевыми батарейками. Во-первых, бумажные батареи характеризуются рекордной легкостью — всего несколько граммов веса на 3 мм толщины, что позволяет дополнять аккумуляторами любые, самые тонкие упаковочные материалы и даже ткань. А во-вторых, новый аккумулятор заряжается полностью меньше чем за минуту.

По мнению ученых, новая батарейка, став дополнением к упаковке, сделает товар не только более привлекательным для покупателя, но и сэкономит массу ресурсов для изготовления сопутствующих товару приложений. Например, виртуальная упаковка лекарства, которая предоставит необходимые сведения о препарате, исключит необходимость вкладыша с описанием препарата. По тому же принципу исчезнет надобность в классических инструкциях по применению. Необходимость в открытках также отпадет — обертку подарка можно дополнить светящимся поздравлением.

Подобную технологию получения бумажно-солевой батарейки уже воплотили в пилотных экземплярах ученые из Университета Упсалы (Швеция). По всей площади бумаги разработчики рассредоточили гибкий полимер с солевым фильтром, а электроды разместили с разных сторон листа. При замыкании цепи начинают перемещаться ионы хлора, идущие от положительного полюса к отрицательному, в итоге по внешнему контуру батареи начинает проходить поток электронов.

«Батарейка может быть использована для создания дешевых медицинских приборов, для встраивания в упаковочные материалы или вшиваться в любую ткань, — говорит автор технологии Мария Строме. — Ее производство очень просто и дешево, так что выпуск можно наладить даже в развивающихся странах без какого-либо специального оборудования». И действительно, соль и бумага являются самыми «дорогими» элементами нового источника питания, поэтому выгода такой батарейки не вызывает сомнений уже сейчас. В Университете Упсалы сообщают, что в течение ближайших двух-трех лет готовые коммерческие образцы бумажных аккумуляторов войдут в практическое обращение.

По материалам www.rbcdaily.ru