پژوهشگران در مؤسسه فناوری جورجیا راهی برای بهبود قابلیت‌های نانوژنراتورهای تریبوالکتریک و افزایش انعطاف‌پذیری و شفافیت آنها یافتند. این نانوژنراتورها را می‌توان در ساخت پوست الکترونیکی و ربات‌های نرم به کار برد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید

یک گروه پژوهشی در کره جنوبی راهی برای بهبود خروجی الکتریکی نانوژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) یافتند. این نانوژنراتور توسط پژوهشگران در مؤسسه فناوری جورجیا توسعه یافته است. نانوژنراتور انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. مواد تریبوالکتریک موادی هستند که با نزدیک شدن به هم یا تماس و سایش دارای بار الکتریکی می‌شوند.

برای عقب نماندن از قافله، یک گروه از دانشمندان در مؤسسه فناوری جورجیا به رهبری Zhong Lin (Z.L.) Wang قابلیت‌های فناوری TENG خود را با انعطاف‌پذیرتر کردن آن بهبود دادند. در این روند، گروه نام جدیدی به دستگاه داده است: نانوژنراتور تریبو الکتریک شبیه پوست، یا STENG. این ژنراتور چسبناک یک منبع انرژی منعطف دیگر برای افزایش تعداد الکترونیک‌های انعطاف‌پذیر فراهم می‌کند.

در پژوهش شرح داده شده در مجله Science Advances، پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا مواد ساخته شده از الاستومر و هیدروژل یونی که می‌تواند انرژی حرکتی را برداشت کند و احساس لامسه را ارائه دهد، ترکیب کردند. انعطاف‌پذیری و احساس لامسه نشان می‌دهد که این مواد می‌توانند برای ایجاد پوست الکترونیکی خود شارژ (انرژی مورد نیاز را خود فراهم می‌کنند) و یا ربات‌های نرم خود شارژ مورد استفاده قرار گیرند.

STENGها نیز همچون TENGها، الکتریسیته ساکن اصطکاک را برداشت می‌کنند. یک نوع دستگاه TENG شامل دو نوع مواد مختلف است که به هم ساییده می‌شوند. ترفند این است که از یک ماده که تمایل به از دست دادن الکترون دارد، همچون شیشه یا نایلون استفاده کنیم. به طوری که آنها الکترون خود را به موادی که تمایل به جذب الکترون دارند همچون سیلیکون یا تفلون اهدا کنند. با تبدیل این انرژی مکانیکی به الکتریسیته، TENGها می‌توانند انرژی وسایل کوچک الکترونیکی را فراهم کنند.

تفاوت عمده بین STENGs و TENGs استفاده از هادی‌های الکتریکی به عنوان الکترود است. الاستومر به عنوان لایه برق‌رسان عمل می‌کند و هیدروژل یونی به عنوان الکترود عمل می‌کند. مزیت اصلی این است که پژوهشگران گزارش داده‌اند با استفاده از این مواد جدید ضریب کشش STENGs بیش از ۱۰۰۰ درصد است. Wang اشاره کرد که TENGهای انعطاف‌پذیری که گروه او سال گذشته توسعه داده است می‌توانند تا ۳۰۰ درصد طول اولیه خود کشش داشته باشند.

شفافیت نانوژنراتورها

افزون بر انعطاف‌پذیری، مواد کشسان جدید بسیار شفاف هستند. این اجازه می‌دهد ۹۶٫۲ درصد از نور مرئی از آن عبور کند که می‌تواند در انتقال داده‌های نوری کمک کننده باشد. همچنین این مواد قادر به مقابله با درجه حرارت نسبتاً بالا تا ۳۰ درجه سانتیگراد و رطوبت بالای ۳۰ درصد است. اگر شما در یک جنگل گرمسیری باشید، این ممکن است مزیت بسیاری نداشته باشد اما این STENGها را می‌توان برای بسیاری از آب و هواهای دیگر به کار برد.

همچنین Wang اشاره می‌کند که این مواد زیست سازگار هستند و به لطف استفاده از مواد نسبتاً معمولی که عملکرد بالایی ارائه می‌دهند، هزینه پایینی دارند.

مؤسسه ملی علم و فناوری اولسان (UNIST) در کره جنوبی هفته گذشته گزارش داد پلیمری جدید ایجاد کردند که به عنوان یک ماده دی الکتریک (یا عایق) برای دستگاه‌های TENG عمل می‌کند. این پلیمر قدرت خروجی نانوژنراتورهای سنتی را تا ۲۰۰ برابر افزایش می‌دهد.

دستگاه‌های STENG جدید چگالی توان سطحی نزدیک به ۳۵ میلی وات در هر متر مربع به دست آوردند که بسیار بهتر از TENGهای سنتی بدون عایق پلیمر جدید است. Wang گفت پلیمر UNIST می‌تواند به جدیدترین دستگاه‌های STENG افزوده شده و وعده نه تنها انعطاف‌پذیری بیشتر بلکه افزایش توان خروجی را نیز بدهد.

بیشتر بخوانید:

>>ساخت نوعی پوست مصنوعی که با انرژی خورشیدی شارژ میشود

>>ساخت حسگر دما برای پوست و اندام مصنوعی

>>هموار شدن مسیر ساخت اندام‌های داخلی انسان با تولید پوست کاربردی

منبع: spectrum.ieee

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»