4 октября 2021 года Рецензент Бетан Дэвис

Прогресс в области создания маломощных энергосберегающих устройств очень популярен в электронной промышленности. Переход на светодиодное освещение с низким энергопотреблением – идеальный пример этой тенденции. Другой вариант – разработка самодостаточных устройств для сбора энергии.

Задача состоит в том, чтобы использовать материалы, способные проявлять пьезоэлектрические и трибоэлектрические эффекты для преобразования механической энергии в электрическую. Под действием механического напряжения пьезоэлектрические материалы производят электрический заряд; Между тем, трибоэлектрический эффект – это накопление зарядов на двух разнородных материалах после взаимного контакта.

Пьезоэлектрические наногенераторы (PENG), трибоэлектрические наногенераторы (TENG) и даже гибридные пьезо-трибоэлектрические устройства сбора энергии (HNG), которые обладают улучшенными возможностями сбора энергии, были разработаны для возбуждения маломощной электроники простым движением.

Для этого оборудования обычно требуются диэлектрические материалы, которые могут сохранять свою поляризацию, и мультиферроидные материалы, демонстрирующие ферромагнитные свойства, подходящие для этой задачи.

Исследование было опубликовано в журнале Nano Energy.

Совместные исследования, проведенные исследователями из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST), Корея, и Индийского технологического института, Гувахати, Индия, привели к созданию композитной пленки, которая потенциально может применяться в сочетании с другими материалами для производства энергии. генераторы уборочные.

Рентабельный метод был использован для разработки композитной пленки, где мультиферроидный материал, титанат висмута Bi ₄ Ti ₃ O ₁₂ (или BiTO ), был введен в гибкий трибоэлектрический полимер (ПДМС).

Нашей основной мотивацией в этой работе была разработка мультиферроика, работающего при комнатной температуре, с высокой колоссальной диэлектрической проницаемостью для гибридного пьезо-трибоэлектрического сборщика энергии .

Хо Джун Ким, руководитель исследования и профессор, Институт науки и технологий Тэгу Кёнбук

Исследователи зажали BiTO-PDMS между алюминиевыми слоями, чтобы изготовить HNG, который может генерировать электрический заряд при нажатии и отпускании.

Причина генерации тока этими множественными слоями кроется в характеристиках пленки и ее реакции на механическое воздействие. Слои служат в качестве электродов, и по мере того как устройство сжимается и отпускается, пьезоэлектрическая и трибоэлектрическая природа пленки взаимодействуют друг с другом, создавая заряды на электродах, которые создают напряжение.

Синергетический эффект приводит к повышению эффективности сбора энергии. Используя несколько HNG, исследователи смогли построить многоэлементный HNG, который может питать наручные часы и калькулятор.

Впервые был получен однофазный мультиферроидный материал с колоссальной диэлектрической проницаемостью, работающий при комнатной температуре. Усиление внутренней поляризации полимера было улучшено, что повысило эффективность сбора энергии гибридным комбайном .

Хо Джун Ким, руководитель исследования и профессор, Институт науки и технологий Тэгу Кёнбук

По мере того, как работа над улучшением характеристик сбора энергии наногенераторами продвигается, крохотные устройства могут создать потенциал для вывода из строя батарей в нескольких случаях, делая электронику более подходящей и самодостаточной.

Ссылка на журнал:

Hajra, S., и др. . (2021) Гибкие бессвинцовые композиты титанат висмута-PDMS: многофункциональный колоссальный диэлектрический материал для гибридного пьезо-трибоэлектрического наногенератора для устойчивого питания портативной электроники. Наноэнергетика . doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106316.

Источник: https://www.dgist.ac.kr/en/[19459007visible