Er is een nieuwe technologie die de markten van de toekomst aangrijpt:technologie om te dragen. wearables, zoals ze bekend zijn, zijn draagbare systemen die sensoren bevatten om meetgegevens van ons lichaam te verzamelen. Om deze sensoren zonder kabels van stroom te voorzien, zijn buigzame batterijen nodig die zich kunnen aanpassen aan het specifieke materiaal en het vermogen leveren dat het systeem nodig heeft. Microbatterijen ontwikkeld door het Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM vormen de technische basis voor deze nieuwe technologietrend.

in de geneeskunde, wearables worden gebruikt om gegevens te verzamelen zonder patiënten te storen terwijl ze bezig zijn met hun dagelijkse bezigheden - om langdurige ECG's op te nemen, bijvoorbeeld. Omdat de sensoren licht zijn, flexibel en verborgen in kleding, dit is een handige manier om de hartslag van een patiënt te controleren. De technologie heeft ook meer alledaagse toepassingen - fitnessbanden, bijvoorbeeld, die de hartslag van joggers meten tijdens het hardlopen. Er is een enorm groeipotentieel in de wearables-sector, die naar verwachting tegen 2020 een marktwaarde van 72 miljard euro zal bereiken.

Het aandrijven van deze slimme accessoires vormt een grote technische uitdaging. Er zijn de technische overwegingen – duurzaamheid en energiedichtheid – maar ook materiaaleisen zoals gewicht, flexibiliteit en grootte, en deze moeten met succes worden gecombineerd. Hier komt Fraunhofer IZM om de hoek kijken:experts van het instituut hebben een prototype ontwikkeld voor een slimme polsband die, vrij letterlijk, verzamelt gegevens uit de eerste hand. Het technische stuk van de siliconenband zijn de drie glimmende groene batterijen. Met een capaciteit van 300 milliampère uur, deze batterijen voorzien het polsbandje van stroom. Ze kunnen een energie van 1,1 wattuur opslaan en verliezen minder dan drie procent van hun laadcapaciteit per jaar. Met deze parameters heeft het nieuwe prototype een veel hogere capaciteit dan smart bands die tot nu toe op de markt verkrijgbaar zijn, waardoor het zelfs veeleisende draagbare elektronica van energie kan voorzien. De beschikbare capaciteit is eigenlijk voldoende om een ​​conventioneel slim horloge van stroom te voorzien zonder verlies van looptijd. Met dit soort statistieken het prototype verslaat gevestigde producten zoals slimme horloges, waarbij de batterij alleen in de horlogekast is ingebouwd en niet in de band.

Succes door segmentatie

Robert Hahn, een onderzoeker bij Fraunhofer IZM's afdeling voor RF &Smart Sensor Systems, legt uit waarom segmentatie het recept voor succes is:"Als je een batterij extreem buigzaam maakt, het zal een zeer lage energiedichtheid hebben - dus het is veel beter om een ​​gesegmenteerde benadering te volgen."

In plaats van de batterijen extreem buigzaam te maken ten koste van energiedichtheid en betrouwbaarheid, het instituut richtte zijn aandacht op het ontwerpen van zeer kleine en krachtige batterijen en geoptimaliseerde montagetechnologie. De batterijen zijn plooibaar tussen segmenten. Met andere woorden, de slimme band is flexibel en behoudt veel meer kracht dan andere slimme polsbandjes die op de markt verkrijgbaar zijn.

Klantspecifieke oplossingen

Bij de ontwikkeling van batterijen voor wearables, Fraunhofer IZM combineert nieuwe benaderingen en jarenlange ervaring met een ontwikkelingsproces op maat van de klant:"We werken samen met bedrijven om de juiste batterij voor hen te ontwikkelen, ", legt de afgestudeerde elektrotechnisch ingenieur uit. Het team overlegt nauw met klanten om de energiebehoefte op te stellen. Ze passen parameters zoals vorm, maat, Spanning, capaciteit en vermogen en combineerden ze tot een voedingsconcept. Het team voert ook klantspecifieke testen uit.

Slimme pleister om zweet te meten

in 2018, het instituut begon te werken aan een nieuwe draagbare technologie, de slimme pleister. Samen met de Zwitserse sensorfabrikant Xsensio, dit door de EU gesponsorde project heeft tot doel een pleister te ontwikkelen die het zweet van de patiënt direct kan meten en analyseren. Op basis hiervan kunnen conclusies worden getrokken over de algemene gezondheidstoestand van de patiënt. In elk geval, het hebben van een handige, realtime analysetool is de ideale manier om genezingsprocessen beter te volgen en te monitoren. Fraunhofer IZM is verantwoordelijk voor de ontwikkeling van het ontwerpconcept en het energievoorzieningssysteem voor de zweetmeetsensoren. Het plan is om sensoren te integreren die extreem plat zijn, licht en flexibel. Hiervoor zullen verschillende nieuwe concepten moeten worden ontwikkeld. een idee, bijvoorbeeld, zou een inkapselingssysteem zijn gemaakt van aluminiumcomposietfolie. De onderzoekers moeten er ook voor zorgen dat ze materialen selecteren die goedkoop en gemakkelijk te verwijderen zijn. Ten slotte, een pleister is een wegwerpproduct.