அணியக்கூடிய சாதனங்களில் புதிய பேட்டரி தொழில்நுட்பம்
ஸ்மார்ட்வாட்சுகள், ஸ்மார்ட்பேண்டுகள், வயர்லெஸ் இயர்பட்கள், ஸ்மார்ட் மோதிரங்கள், மற்றும் ஏஆர் கண்ணாடிகள் போன்ற அணியக்கூடிய சாதனங்கள் நவீன வாழ்க்கை முறையின் ஒரு அங்கமாகிவிட்டன. நமது ஆரோக்கியத்தைக் கண்காணிக்கவும், அறிவிப்புகளைப் பெறவும், நமது உடற்பயிற்சிகளை ஒழுங்கமைக்கவும், பணம் செலுத்தவும் கூட நாம் அவற்றை நாள் முழுவதும் அணிகிறோம். இருப்பினும், இந்த மேம்பட்ட அம்சங்கள் அனைத்திற்கும் பின்னால், ஒரு காரணி பெரும்பாலும் ஒரு பெரிய வரம்பை ஏற்படுத்துகிறது: அதுதான் பேட்டரி. சிறிய கொள்ளளவுகள், அதிகரித்து வரும் அதிக ஆற்றல் தேவைகள், மற்றும் மெல்லிய வடிவமைப்புகளுக்கான தேவை ஆகியவை, அணியக்கூடிய சாதனங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியில் பேட்டரி கண்டுபிடிப்பை ஒரு முக்கிய அம்சமாக மாற்றியுள்ளன. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இந்த சவால்களை எதிர்கொள்ள, பொருட்கள் மற்றும் செல் கட்டமைப்புகள் முதல் சார்ஜ் செய்யும் முறைகள் வரை புதிய பேட்டரி தொழில்நுட்பங்கள் உருவாகியுள்ளன.
அணியக்கூடிய மின்கலன்களை உருவாக்குவது ஏன் கடினமாக உள்ளது?
அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கான பேட்டரிகள், மொபைல் போன்களுக்கான பேட்டரிகளைப் போன்றவையல்ல. அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கு, எடை குறைந்த, சிறிய, பாதுகாப்பான மற்றும் தோலில் அல்லது உடலுக்கு அருகில் அணியும்போது சீராக இயங்கக்கூடிய பேட்டரிகள் தேவைப்படுகின்றன. சாதனத்தின் உள்ளக இடம் குறைவாக இருக்கும் அதே வேளையில், ஆப்டிகல் சென்சார்கள் (எ.கா., இதயத் துடிப்பு மானிட்டர்கள்), ஜிபிஎஸ், புளூடூத்/வைஃபை இணைப்பு, OLED திரைகள் மற்றும் சாதனத்திலுள்ள செயற்கை நுண்ணறிவு செயலாக்கம் ஆகிய அனைத்தும் ஆற்றலைச் செலவிடுகின்றன. மேலும், உடற்பயிற்சியின் போது அணியக்கூடிய சாதனங்கள் அடிக்கடி அணியப்படுவதால், அவை வியர்வை, வெப்பநிலை மாற்றங்கள் மற்றும் சிறிய தாக்கங்களுக்கு உள்ளாகின்றன. இதன் பொருள், பேட்டரிகள் சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளைத் தாங்கக்கூடியதாகவும், கசிவு இல்லாததாகவும், சிறந்த வெப்ப மேலாண்மைத் திறனைக் கொண்டதாகவும் இருக்க வேண்டும்.
அடுத்த தலைமுறை லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் மேம்பாடுகள்
இன்றைய காலகட்டத்தில் பெரும்பாலான அணியக்கூடிய சாதனங்கள் இன்னும் லித்தியம்-அயன் (Li-ion) அல்லது லித்தியம்-பாலிமர் (Li-Po) மின்கலன்களையே பயன்படுத்துகின்றன. இந்தத் தொழில்நுட்பம் 'பழமையானது' என்று தோன்றினாலும், அது தொடர்ந்து வளர்ச்சியடைந்து வருகிறது. உற்பத்தியாளர்கள் இப்போது ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரிப்பதற்காகவும், அதே நேரத்தில் சிதைவைக் குறைப்பதற்காகவும் எதிர்மின்வாய் அமைப்பை மேம்படுத்துகின்றனர் (உதாரணமாக, சில வேதிப்பொருட்களில் நிக்கல் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பது). மேலும், மின்பகுளிகள் மற்றும் சேர்க்கைப் பொருட்களில் ஏற்பட்டுள்ள மேம்பாடுகள், திறன் சிதைவை விரைவுபடுத்தும் அடுக்குகளின் உருவாக்கத்தைக் குறைக்கவும் உதவுகின்றன.
அணியக்கூடிய சாதனங்களில், லி-போ பேட்டரிகளின் முன்னேற்றங்கள் அவற்றின் நெகிழ்வுத்தன்மை காரணமாகவும் முக்கியமானவை. பேட்டரிகளை மெல்லியதாக உருவாக்கவும், சாதன வடிவமைப்புகளுக்கு ஏற்ப மாற்றியமைக்கவும் முடியும், இதன் மூலம் வரையறுக்கப்பட்ட இடத்தின் பயன்பாட்டை அதிகரிக்கலாம். இதன் விளைவாக, சில நவீன ஸ்மார்ட்வாட்ச்கள் அவற்றின் மெல்லிய தன்மையை இழக்காமல் நீண்ட நேரம் இயங்குகின்றன.
திட நிலை மின்கலங்கள்: அதிக பாதுகாப்பானவை மற்றும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்டவை
அதிகம் பேசப்படும் கண்டுபிடிப்புகளில் ஒன்று திட நிலை மின்கலம் ஆகும். இது (திரவ அல்லது கூழ்மத்திற்குப் பதிலாக) ஒரு திட மின்பகுளியைக் கொண்ட மின்கலமாகும். திட நிலை மின்கலங்களின் முக்கிய நன்மை பாதுகாப்பு ஆகும்: கசிவு ஏற்படும் அபாயம் மற்றும் வெப்பத் தப்பித்தல் ஏற்படுவதற்கான சாத்தியம் ஆகியவை குறைக்கப்படுகின்றன. இது குறிப்பாக உடலில் அணியப்படும் சாதனங்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாகும்.
பாதுகாப்பாக இருப்பதுடன், திடநிலை சாதனங்கள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியை வழங்கும் திறனையும் கொண்டுள்ளன. இதன் பொருள், ஒரே கனஅளவிற்குள், கொள்ளளவை அதிகரிக்கலாம் அல்லது அதே மின்கல ஆயுளுக்கு சாதனங்களைச் சிறியதாக உருவாக்கலாம். இருப்பினும், திடநிலை சாதனங்கள் உற்பத்திச் செலவுகள், உற்பத்தி அளவு மற்றும் திட மின்பகுளிக்கும் மின்முனைகளுக்கும் இடையிலான இடைமுகத்தின் நிலைத்தன்மை போன்ற குறிப்பிடத்தக்க சவால்களை இன்னும் எதிர்கொள்கின்றன. ஆயினும்கூட, பல நிறுவனங்களும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்களும் அவற்றின் மேம்பாட்டைத் தொடர்ந்து துரிதப்படுத்துகின்றன. மேலும், மின்சார வாகனங்களுடன் ஒப்பிடும்போது ஒப்பீட்டளவில் சிறிய கொள்ளளவுத் தேவைகளைக் கொண்டிருப்பதால், அணியக்கூடிய சாதனங்கள் வணிகமயமாக்கலுக்கு ஒரு "பாலமாக" செயல்படுவதற்குப் பொருத்தமான வகையாகப் பெரும்பாலும் கருதப்படுகின்றன.
நெகிழ்வான பேட்டரிகள் மற்றும் வழக்கத்திற்கு மாறான வடிவ பேட்டரிகள்
அணியக்கூடிய சாதனங்களின் எதிர்காலம் என்பது எப்போதும் கைக்கடிகாரங்களைப் பற்றியது மட்டுமல்ல. உடல்நலப் பட்டைகள், ஸ்மார்ட் ஆடைகள் அல்லது உடலின் வளைவுகளுக்கு ஏற்பத் தங்களை மாற்றிக்கொள்ளும் சாதனங்கள் போன்ற வடிவங்களில் பல புதுமைகள் உருவாகி வருகின்றன. இதற்கு, நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட மின்கலங்கள் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன. இந்த மின்கலங்கள், அவற்றின் செயல்திறனைப் பெருமளவில் இழக்காமல், வளைக்கவோ அல்லது நெளிக்கவோ கூடிய வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
வளர்ந்து வரும் அணுகுமுறைகளில், கலவைப் பொருள் அடிப்படையிலான மின்முனைகள், பாலிமர் அடி மூலக்கூறுகள், மற்றும் பிரிக்கப்பட்ட மின்கல வடிவமைப்புகள் (எ.கா., "நாடாக்கள்" போல அல்லது ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட சிறிய தொகுதிகளாகக் கட்டமைக்கப்பட்ட மின்கலன்கள்) ஆகியவற்றின் பயன்பாடு அடங்கும். இது, சாதனத்தின் பல பாகங்களில் மின்கலன்களைப் பரப்பி வைக்க அனுமதித்து, ஒரே இடத்தில் ஏற்படும் சுமையைக் குறைத்து, பயன்பாட்டு எளிமையை மேம்படுத்துகிறது. மின்கலன் மீண்டும் மீண்டும் உருக்குலைவுக்கு உள்ளாகும் போது, அதன் சுழற்சி ஆயுளைப் பராமரிப்பதும் பாதுகாப்பை உறுதி செய்வதுமே இதில் உள்ள சவாலாகும்.
மிகச்சிறிய சாதனங்களுக்கான மைக்ரோபேட்டரி மற்றும் தின்-ஃபிலிம் பேட்டரி
ஸ்மார்ட் மோதிரங்கள், செவிப்புலன் கருவிகள் அல்லது சிறிய மருத்துவ சென்சார்கள் போன்ற மிகச் சிறிய அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கு, வழக்கமான பேட்டரிகள் பெரும்பாலும் மிகவும் பெரியதாக இருக்கின்றன. இந்த இடத்தில்தான் மைக்ரோபேட்டரிகள் மற்றும் தின்-ஃபிலிம் பேட்டரிகள் தீர்வுகளை வழங்குகின்றன. தின்-ஃபிலிம் பேட்டரிகள் பொதுவாக ஒரு சிறப்பு உற்பத்தி செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி, மிக மெல்லிய அடுக்குகளிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன. அவற்றின் நன்மைகளில் மிக மெல்லிய வடிவம், நல்ல நிலைத்தன்மை மற்றும் குறிப்பிட்ட மின்னணு பாகங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கும் திறன் ஆகியவை அடங்கும்.
சிறிய ஆனால் சீரான ஆற்றல் தேவைப்படும் சாதனங்களுக்கு ஆதரவளிப்பதற்காக மைக்ரோபேட்டரிகளும் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன. அவற்றின் மொத்தத் திறன் ஸ்மார்ட்வாட்ச்களில் உள்ள பேட்டரிகளைப் போல பெரியதாக இல்லாவிட்டாலும், அவற்றின் அமைப்புத் திறனும் குறைந்த மின் நுகர்வும் சில குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டுச் சூழல்களுக்கு அவற்றை போதுமானதாக ஆக்குகின்றன.
ஆற்றல் சேகரிப்பு: சுற்றுச்சூழலிலிருந்து சார்ஜ் பெறும் அணியக்கூடிய சாதனங்கள்
பேட்டரி ஆயுளை மேம்படுத்துவதைத் தவிர, ஆற்றலைச் சேகரிப்பதன் மூலம் சார்ஜ் செய்வதைச் சார்ந்திருப்பதைக் குறைப்பது மற்றொரு உத்தியாகும். இந்தக் கருத்தாக்கம், சுற்றுச்சூழலிலிருந்தோ அல்லது பயனரின் உடலிலிருந்தோ ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது, எடுத்துக்காட்டாக:
1. இயக்க ஆற்றல் (பீசோஎலக்ட்ரிக்/இயக்க ஆற்றல் அறுவடை): கை அசைவுகள் அல்லது காலடி ஓசைகளை மின்சாரமாக மாற்ற முடியும்.
2. உடல் வெப்ப ஆற்றல் (வெப்பமின்சாரம்): சருமத்திற்கும் சுற்றியுள்ள காற்றுக்கும் இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாடு, சிறிய அளவிலான ஆற்றலை உருவாக்க முடியும்.
3. ஒளி ஆற்றல் (மினி சோலார் செல்கள்): பட்டையிலோ அல்லது கடிகார முகப்பிலோ உள்ள சிறிய சோலார் பேனல்கள் பேட்டரியின் ஆயுளை நீட்டிக்க உதவும்.
தற்போது, ஆற்றல் சேகரிப்பு என்பது பேட்டரிகளை முழுமையாக மாற்றுவதற்குப் பொதுவாகப் போதுமானதாக இல்லை, ஆனால் ஆற்றல் சிதைவை மெதுவாக்குவதற்கும் பேட்டரி ஆயுளை நீட்டிப்பதற்கும் இது மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படும் சாதனங்களில், குறிப்பாக அறிவார்ந்த ஆற்றல் மேலாண்மையுடன் இணைக்கப்படும்போது, இந்த அணுகுமுறை 'கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜிய' பயன்பாட்டைக் கூட சாத்தியமாக்கும்.
வேகமான மற்றும் வசதியான சார்ஜிங்
புதிய பேட்டரி தொழில்நுட்பத்திற்கு, மின்னேற்றத்தில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்களும் துணைபுரிகின்றன. அணியக்கூடிய சாதனங்கள் பொதுவாக காந்த மின்னேற்ற இணைப்புகள் அல்லது கம்பியில்லா மின்னேற்றத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. சிறிய பேட்டரிகள் அதிக வெப்பமடைவதைத் தடுப்பதற்காக, கடுமையான வெப்பநிலை கட்டுப்பாடுகளுடன் கூடிய வேகமான மின்னேற்றம் ஒரு வளர்ந்து வரும் போக்காக உள்ளது. மேலும், ஆற்றல் விரயத்தைக் குறைப்பதற்காக, கம்பியில்லா மின்னேற்றத்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டு வருகின்றன.
மேசையின் மீதோ அல்லது இயர்பட் உறையின் உள்ளேயோ அருகாமையில் சார்ஜ் செய்வது, அத்துடன் கைக்கடிகாரப் பட்டைகள் போன்ற துணைக்கருவிகளில் சார்ஜ் செய்வதை ஒருங்கிணைப்பது போன்றவை எதிர்காலத் திட்டங்களில் அடங்கும். சார்ஜ் செய்யும் வசதி மிகவும் இன்றியமையாதது, ஏனெனில் அணியக்கூடிய சாதனங்களைப் பயன்படுத்துபவர்கள் தங்கள் சாதனங்களை அடிக்கடி அகற்றுவதற்குத் தயக்கம் காட்டுவார்கள்.
செயற்கை நுண்ணறிவு மற்றும் திறன்மிகு மின் மேலாண்மையின் பங்கு
பேட்டரி கண்டுபிடிப்புகள் மட்டும் தனித்து நிற்பதில்லை. அணியக்கூடிய சாதனங்களின் ஆயுட்காலத்தில் ஏற்படும் பல மேம்பாடுகள், மேம்பட்ட ஆற்றல் மேலாண்மையிலிருந்து வருகின்றன. அல்காரிதம்களால் பயனரின் பழக்கவழக்கங்களைக் கணிக்கவும், திரையின் புதுப்பிப்பு விகிதத்தைச் சரிசெய்யவும், சென்சார்கள் எப்போது செயல்படுகின்றன என்பதைக் கண்டறியவும், அல்லது ஜிபிஎஸ் மற்றும் இணைப்புப் பயன்பாட்டை மேம்படுத்தவும் முடியும். இந்த நுட்பங்களின் மூலம், ஒரே கொள்ளளவு கொண்ட பேட்டரிகள் குறிப்பிடத்தக்க அளவு நீண்ட காலம் நீடிக்க முடியும்.
எதிர்காலத்தில், பயனர் உறங்கும்போது மின் நுகர்வைக் குறைப்பது அல்லது சமிக்ஞையின் தரத்தின் அடிப்படையில் உடல்நல உணரிகளின் தீவிரத்தைச் சரிசெய்வது போன்ற மேலும் பல செயல்பாடுகளை செயற்கை நுண்ணறிவு ஒருங்கிணைப்பு மேற்கொள்ளக்கூடும். மேம்பட்ட பேட்டரி ஆயுள் மற்றும் அதிக செயல்திறன் மிக்க மின் நுகர்வு ஆகியவற்றின் இந்த ஒருங்கிணைப்பு, பயனர் அனுபவத்தில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.
சவால்கள்: பாதுகாப்பு, மறுசுழற்சி மற்றும் ஒழுங்குமுறை
அதிகமான அணியக்கூடிய சாதனங்கள் புழக்கத்தில் அதிக சிறிய மின்கலன்களைக் குறிக்கின்றன. இது மறுசுழற்சி மற்றும் மின்னணுக் கழிவுகளுக்குச் சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. புதிய மின்கலன் தொழில்நுட்பங்கள், சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மூலப்பொருட்கள், திறமையான உற்பத்தி செயல்முறைகள், மற்றும் மின்கலன்களைப் பழுதுபார்ப்பதற்கோ அல்லது மாற்றுவதற்கோ வசதியளிக்கும் வடிவமைப்புகள் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.
பாதுகாப்பும் ஒரு முக்கியக் கவலையாகும். உடலில் அணியப்படும் மின்கலங்கள் பல அடுக்கு பாதுகாப்பைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்: மின்னோட்டத்தைத் துண்டிக்கும் அமைப்பு, வெப்பநிலை உணர்விகள், மற்றும் மின்கலம் செயலிழக்கும் அபாயத்தைக் குறைக்கும் உறை வடிவமைப்பு ஆகியவை இதில் அடங்கும்.
முடிவுரை
அணியக்கூடிய சாதனங்களில் உள்ள புதிய பேட்டரி தொழில்நுட்பங்கள் ஒரே நேரத்தில் பல திசைகளில் நகர்கின்றன: ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரித்தல், பாதுகாப்பை வலுப்படுத்துதல், புதிய வடிவமைப்புகளுக்கு நெகிழ்வான பேட்டரிகளை அறிமுகப்படுத்துதல், மிகச்சிறிய சாதனங்களுக்காக மைக்ரோபேட்டரிகளை உருவாக்குதல், மற்றும் சுற்றுச்சூழலிலிருந்து ஆற்றலை அறுவடை செய்தல். திட-நிலை பேட்டரிகள் அவற்றின் பாதுகாப்புத் திறன் காரணமாக எதிர்காலத்திற்கான ஒரு வலுவான தேர்வாக உள்ளன, அதே நேரத்தில் மெல்லிய-படலம் மற்றும் நெகிழ்வான பேட்டரிகள், அணியக்கூடிய சாதனங்கள் உடலுடன் மேலும் ஒருங்கிணைவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளைத் திறக்கின்றன. இறுதியில், பேட்டரி கண்டுபிடிப்புகளின் வெற்றியே, பயனர்கள் தொடர்ந்து சார்ஜ் செய்வதைப் பற்றி சிந்திக்க வேண்டிய அவசியமின்றி, அணியக்கூடிய சாதனங்கள் உண்மையிலேயே "எப்போதும் இயங்கிக்கொண்டிருக்க" முடியுமா என்பதைத் தீர்மானிக்கும். அடுத்த சில ஆண்டுகளில், பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்படும் பெரும் முன்னேற்றங்கள் மற்றும் பெருகிவரும் அறிவார்ந்த ஆற்றல் மேலாண்மை ஆகியவற்றால் உந்தப்பட்டு, மெல்லிய, மிகவும் வசதியான, பாதுகாப்பான மற்றும் கணிசமாக நீண்ட காலம் நீடிக்கும் அணியக்கூடிய சாதனங்களை நாம் காண வாய்ப்புள்ளது.
நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை நான் (மேற்கோள்களுடன்) ஒரு அறிவியல் பாணியிலோ, வலைப்பதிவுகளுக்கான ஒரு பிரபலமான பாணியிலோ மாற்றியமைத்துத் தர முடியும், அல்லது திட நிலை அல்லது ஆற்றல் அறுவடை போன்ற ஒரு குறிப்பிட்ட தொழில்நுட்பத்தில் கவனம் செலுத்தவும் முடியும்.
