新薄膜可用于纳米发电机从机械运动产生电力

低功耗、节能设备的发展成为电子行业的强烈目标。向低功率LED照明的转型就是这一趋势的一个理想例子。另一个选择是开发能量收集、自给自足的装置。

这种新薄膜可以用于纳米发电机,通过机械运动产生电能。
(从右下角顺时针方向):研究人员Manisha Sahu、Sugato Hajra、Kyungtaek Lee以及Hoe Joon Kim教授,他们开发了一种可用于能量收集发电机的复合薄膜。图片来源:大邱庆博科技学院。

目标是利用能够显示压电和摩擦电效应的材料,将机械能转换成电能。在机械应力下,压电材料产生电荷;同时,摩擦电效应是两种不同材料相互接触后电荷的积聚。

压电纳米发电机(PENG),摩擦纳米发电机(TENG),甚至混合压电-摩擦电能量采集器(HNG)已经被开发出来,通过简单的运动为低功率电子设备提供能量。

该设备通常华体会赞助里尔需要能够保持其极化的介电材料和能够显示适合该任务的铁磁特性的多铁性材料。

这项研究发表在杂志上纳米能量。

合作研究由来自大邱庆北科学技术研究院韩国(DGIST)和印度古瓦哈蒂印度理工学院(Indian Institute of Technology,Guwahati,India)已经开发出一种复合薄膜,该薄膜与其他材料结合使用,有可能用于制造能量收集发电机。

采用一种经济有效的方法设计了复合膜,其中钛酸铋是一种多铁材料4“透明国际”3.O12(或BiTO)被引入柔性摩擦电聚合物(PDMS)中。

我们这项工作背后的主要动机是开发一种室温多铁材料具有巨大的介电常数的混合压电-摩擦电能量收集器

Hoe Joon Kim,大邱庆博科学技术研究所研究负责人和教授

研究人员将BiTO-PDMS夹在铝层之间,制造出一种HNG,在挤压和释放时可以产生电荷。

这些多层薄膜产生电流的原因在于薄膜的特性及其对机械作用的响应。这些层作为电极,当设备被压下和释放时,薄膜的压电和摩擦电特性相互协同,在电极上产生电荷,从而产生电压。

协同效应可提高能量收集性能。通过使用几个HNG,研究人员能够制造出一个多单元HNG,有可能为手表和计算器供电。

首次获得了具有巨大介电常数的单相室温多铁材料。改善了聚合物的内极化放大特性,提高了混合能量采集器的能量采集性能

Hoe Joon Kim,大邱庆博科学技术研究所研究负责人和教授

随着改进纳米发电机能量收集性能的工作进展,这种微型设备可能会在某些情况下使电池失效,从而使电子设备更加适合和自给自足。

期刊引用:

哈吉拉,S。,.(2021)无铅柔性钛酸铋- pdms复合材料:一种多功能巨型介电材料,用于混合压电-摩擦电纳米发电机,为便携式电子设备提供可持续动力。纳米能量doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106316。

资料来源:https://www.dgist.ac.kr/en/

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