吹雪が当たったときに山でハイキングをしていると想像してください。 あなたの暖かいコートにもかかわらず、あなたの体温は下がり始めます。 しかし、恐れないでください。 コートの温度センサーは寒さを感じ、生地に埋め込まれた発熱体を作動させます。 完璧に乾杯して、ハイキングを続けます。
スマートなアイデアのようですね。 なぜ現実ではないのですか？ 一言で言えば、バッテリー。 バッテリーテクノロジーはウェアラブルテクノロジーほど進歩していません。つまり、ウェアラブル（スマートウォッチ、フィットネストラッカー、衣服に埋め込まれた医療センサー）は、かさばるバッテリーを装備するか、頻繁に充電するために接続する必要があります。
現在、英国の研究者は、解決策につながる可能性のある新しい開発を行っています。グラフェンで作られた柔軟でバッテリーのようなデバイスで、ほとんどすべてに直接印刷できます。
「テキスタイルのような柔軟な基材にバッテリーを印刷できます」と、マンチェスター大学の国立グラフェン研究所のフェロー、モハマド・ナズムル・カリムは言います。 「また、非常に迅速に充電できます。」
最近ジャーナル2D Materialsに記載されたデバイスは、技術的にはバッテリーではなく、静電容量によって表面にエネルギーを蓄積するスーパーキャパシターです。 バッテリーに比べて数分または数時間ではなく数秒で非常に速く充電でき、何百万回充電してもエネルギー保存機能が失われることはありません。
Karimと彼のチームによって開発されたスーパーキャパシタは、グラフェン、つまり1原子だけの厚さの炭素の2次元格子から作られています。 研究者は、基本的なスクリーン印刷技術を使用して、酸化グラフェンインクの柔軟なスーパーキャパシタを綿布に印刷しました。 生地は、スーパーキャパシタの充電機能を損なうことなく、着用したり、伸ばしたり、洗濯物に入れたりすることができます。
「布地があり、その布地にグラフェンを適用すると、導電性になるだけでなく、強くなります」とカリムは言います。
グラフェンは、破損することなく元のサイズより最大20％大きく引き伸ばすことができます。 これは、身体とともに動く必要があるウェアラブルにとって非常に有望であると考えられている理由の1つです。
チームの最初の目標は、グラフェンスーパーキャパシタを医療センサーに使用することです。ウェアラブル心臓モニター、温度センサー、EEGセンサーを使用して、睡眠やその他の脳活動を監視します。 これは、わずか2、3年で発生する可能性があります、とKarimは推定します。 他の用途（携帯電話の充電、ウェアラブルコンピューター、私が説明した温度安定ジャケットなど）は、さらに先のことになるでしょう。
ウェアラブルテクノロジー-スマートウォッチからフィットネストラッカー、ウェアラブルカメラ、衣服に埋め込まれた医療センサーまで、すべてが大企業です。 CCS Insightによる最近の分析は、2020年までに業界が340億ドルの価値があると示唆しています。しかし、ウェアラブル開発者にとって充電は常に問題でした。 昼間に充電するためにリストバンドを外したい人はいません。 そのため、より良いバッテリーと代替充電ソリューションの検索が何年も続けられています。 多くの企業は、ウェアラブルの未来の波としてワイヤレス充電に頼っています。キッチンに足を踏み入れ、夕食を調理している間でも壁にあるワイヤレス充電器でデバイスを充電することができます。 しかし、この技術はまだ非常に開発中であり、消費者はこれまで市場に出回っている比較的低速で高価なワイヤレス充電器への対応が遅れていました。
カリムは、グラフェンも特効薬ではないことを警告しています。
「グラフェンの周りには多くの誇大宣伝があり、注意する必要があります」と彼は言います。
1つの大きな課題は、高品質のグラフェンを大量に製造することです。 低品質のグラフェンは安価で簡単に作成できますが、これは一部のアプリケーションでは問題ありません。 しかし、グラフェンの最高品質は依然として高価であり、製造に手間がかかり、研究者が取り組んでいる問題です。
「高品質のグラフェンをスケーラブルな量で維持することは大きな課題です」とカリムは言います。
グラフェンのもう1つの欠点は、金属と同様に電気を通さないことです。 そのため、グラフェンベースのスーパーキャパシタは強度と柔軟性があり、比較的環境に優しい一方で、銀または銅のスーパーキャパシタはより導電性が高いです。 用途によっては、どちらかが望ましい場合があります。
それで、このスペースを見てください。 10年か20年後、私たちは、ヒマラヤへの次の旅行に最適な、新しいグラフェンスーパーキャパシター駆動の冬用ジャケットについて説明するかもしれません。
