Pil gerektirmez! Yeni iplik, okyanus dalgalarından ve sıcaklık dalgalanmalarından elektrik üretebilir
Kılavuz
Son zamanlarda, birçok ülkeden bilim adamlarından oluşan uluslararası bir bilimsel araştırma ekibi, gerildiğinde veya büküldüğünde elektrik üretebilen en son yüksek teknoloji ipliği "Twistron" u geliştirdi. Örneğin, okyanus dalgası hareketinden ve sıcaklık dalgalanmalarından enerji toplayabilir ve onu elektrik enerjisine dönüştürebilir. Bu iplikler giysilere dikildikten sonra, kendi kendine çalışan solunum monitörleri de olabilirler.
Anahtar kelime
Esnek, giyilebilir teknoloji, akıllı kumaş, kendi kendine güç sağlayan, IoT
arka fon
Akıllı kumaşlar ve kendi kendine çalışan teknoloji, her zaman yazarın odaklandığı öncü yenilik alanları olmuştur.
Akıllı kumaşların ortaya çıkışı, elektronik teknolojisi, üretim teknolojisi, sensör teknolojisi ve geleneksel tekstil teknolojisinin daha yakın bir entegrasyonunu temsil ediyor. Akıllı saatler ve bilezikler gibi geleneksel giyilebilir cihazlardan farklı olarak, akıllı kumaşlar daha hafif, daha esnek, insan vücudu için daha uygun ve daha çok yönlüdür.
Yazar aynı zamanda, giyilebilir cihazlar, akıllı donanım, akıllı telefonlar, akıllı saatler vb. Dahil geleneksel Nesnelerin İnterneti ve elektronik cihazların çoğunun pil gücüne dayandığını daha önce tartışmıştır. Ancak pille çalışan yöntemler, kısa bekleme süresi ve tekrar tekrar şarj etme ihtiyacı gibi kısıtlamalarla karşı karşıyadır.Kendinden güç alan teknoloji pil gerektirmez ve dış ortamdan ısı, mekanik, ışıma ve kimyasal enerji şeklinde enerji toplayabilir. Ekipman elektrik sağlar.
Bununla birlikte, bu iki teknolojinin füzyonu ne tür yenilikçi teknoloji üretecek?
Massachusetts Amster Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından nefes alabilen, esnek ve metal içermeyen bir elektrodun geliştirilmesi, "Yeni kaplama kumaşı bir devreye dönüştürüyor: gelecek kıyafetleri kendi kendine çalıştıracak" dedi. Bu tür elektrotlarla kıyafet giydiğinizde, insan hareketiyle elektrik üretebilir ve elbiselerin ışıltılı olmasını sağlayabilirsiniz.
(Resim kaynağı: Massachusetts Amster Üniversitesi)
"Yeni Tekstiller Giyilebilir Elektronik Ürünlere Güç Sağlamak İçin Güneş ve Rüzgar Enerjisini Kullanıyor" başlıklı makalede, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Georgia Institute of Technology araştırmacılarının, elektrik üretmenin iki yolunu birleştiren yeni bir tekstil geliştirdikleri tanıtıldı: güneş enerjisini veya kinetik enerjiyi elektriğe dönüştürmek. Güneş enerjisi kullanımının yanı sıra önemli bir ilke de tasarlanmıştır: Triboelektrik etki yani elektrik enerjisi dönme, kayma ve titreşim gibi fiziksel hareketlerin neden olduğu triboelektrik etki ile üretilir.
(Resim kaynağı: Georgia Institute of Technology)
Yenilikçilik
Bugün, akıllı kumaş ve kendi kendine çalışan teknolojinin çapraz entegrasyonunun bir başka yenilikçi sonucunu tanıtmak istiyorum.
Dallas'taki Texas Üniversitesi'nden (UTD) ve Güney Kore'deki Hanyang Üniversitesi'nden bilim adamları tarafından yönetilen uluslararası bir bilimsel araştırma ekibi, gerildiğinde veya büküldüğünde elektrik üretebilen en yeni yüksek teknoloji ipliği "Twistron" u geliştirdi.
Bu araştırmaya katılanlar arasında Çin, Güney Kore, Virginia Tech ve Wright-Patterson Hava Kuvvetleri Üssü'nden araştırmacılar da bulunuyor. Ayrıca, bu araştırmaya UTD'nin Erik Jonsson Mühendislik ve Bilgisayar Bilimleri Okulu ve Lintec ABD Nanoteknoloji Merkezi'nden araştırmacılar da katıldı. Araştırmacılar teknoloji için patent başvurusunda bulundu.
25 Ağustos'ta "Science" dergisinde yayınlanan bir makale, bu güç üreten ipliği ve okyanus dalgası hareketinden ve sıcaklık dalgalanmalarından enerji toplama ve onu elektrik enerjisine dönüştürme gibi potansiyel uygulamalarını özellikle tanıttı. Bu iplikler giysilere dikildikten sonra, kendi kendine çalışan solunum monitörleri de olabilirler.
UTD'deki Alan G. MacDiarmid Nanoteknoloji Enstitüsü'nde araştırma doçenti olan Dr. Carter Haines, makalenin ortak baş yazarlarından biri olan Dr.
"Twistron'u tarif etmenin en basit dili, bir ipliği tutmanız, germeniz ve elektrik üretmesidir."
(Resim kaynağı: UTD)
teknoloji
-
kompozisyon
Bu iplik karbon nanotüplerden oluşur. Bu içi boş silindirik karbon nanotüpün çapı, bir insan saçı çapının 1 / 10000'ünden daha azdır. Araştırmacılar ilk olarak birçok nanotüpü yüksek mukavemetli, hafif ipliklere çevirdi. İpliği son derece elastik hale getirmek için, ipliğin üzerindeki büküm sürekli olarak arttırılır Büyük büküm, ipliğin aşırı bükülmüş bir lastik bant gibi kıvrılmasına neden olur.
(Resim kaynağı: UTD)
-
Güç üretimi
Elektrik üretmek için ipliğin ıslatılması veya bir elektrolit olan iyon ileten bir malzeme ile kaplanması gerekir. Basitçe söylemek gerekirse, bu malzemeler sıradan tuzlu sudan yapılabilir.
Makalenin ortak baş yazarlarından biri olan ve UTD Nanoteknoloji Enstitüsü'nden bir araştırma bilimcisi olan Dr. Li Na (çeviri) şunları söyledi:
"Bu iplikler esasen süper kapasitörlerdir. Sıradan kapasitörler için, genellikle şarj sağlamak için harici pil gücü gibi enerji kullanmanız gerekir. Ancak bizim durumumuzda, bu karbon nanotüp ipliği elektrolize batırdığımızda Sıvı haldeyken, iplik elektrolitin kendisi tarafından yüklenebilir. Harici bir güç kaynağı veya harici bir öngerilim gerilimi gerektirmez. "
Haines dedi ki, Enerji hasadı için bir iplik sıkıldığında veya gerildiğinde, karbon nanotüp ipliğin hacmi azalır, iplik üzerindeki yükleri birbirine yaklaştırır ve enerjisini arttırır. Bu, iplikte depolanan yük tarafından üretilen voltajı arttırır, böylece elektrik enerjisi elde edilebilir.
UTD Nanoteknoloji Enstitüsü müdürü ve makalenin ilgili yazarlarından biri olan Dr. Ray Baughman, kıvrımlı bükümlü iplik saniyede 30 kez gerildiğinde, kilogram başına 250 watt'lık (iplik ağırlığı) bir tepe elektrik gücü üretebileceğini söyledi. Dedi ki:
"Saniyede birkaç döngü ile saniyede 600 döngü arasındaki gerdirme frekansı aralığında diğer birçok enerji hasadı teknolojisi on yıllardır çalışılmış olsa da, literatürde böyle üretebilecek başka bir enerji hasadı teknolojisi bildirilmemiştir. Birim periyot başına yüksek çıkış gücü veya çıkış enerjisi. "
değer
-
LED'i yak
Araştırmacılar, laboratuvarda, karasinekten daha hafif olan bir karbon nanotüp ipliğin, her gerildiğinde küçük bir LED'i yakabildiğini buldular.
-
Çevresel ısıyı kullanın
Dr Li, twistron'un ortamdan atık ısıyı emebildiğini göstermek için, bir bükülme ipliğini ısıtıldığında ve soğutulduğunda büzülen ve gerilen bir polimer yapay kasa bağladı. Twistron güç üreten iplik, polimer yapay kas tarafından üretilen mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Dr. Li dedi:
"İnsanlar, dağıtılmış sensör dizileri gibi Nesnelerin İnterneti'ne güç sağlamak için atık enerjiyi kullanmakla çok ilgileniyor. Bu uygulamalar için, sık pil değişimi pratik değildir ve twistron teknolojisi bu sorunu çözebilir. "
-
Kendi kendine çalışan solunum sensörü
Araştırmacılar ayrıca gömleğe twistron ipliği dikti. Normal nefes alma sırasında iplik gerilir ve kendi kendine çalışan bir solunum sensörü olarak potansiyelini gösteren bir elektrik sinyali üretir. Baughman şunları söyledi:
"Elektronik tekstillerin büyük ticari beklentileri var, ancak buna nasıl güç verilir? İnsan vücudunun hareketinden elektrik enerjisi elde etmek, pilleri değiştirmek için bir stratejidir. Literatürde dokunabilen diğer güç üreten liflerle karşılaştırıldığında, birim ağırlık başına bükülme İplik gerildiğinde, elektrik gücünün yüz katından fazlasını üretebilir. "
-
Dalga gücü
Doğa Bilimleri ve Matematik Okulu'nda Seçkin Kimya Profesörü olan Robert A.Welch, Baughman şunları söyledi:
"Güç üreten ipliklerimiz elektrolit olarak tuzlu su kullanabilir. Ancak deniz suyunda da daha karmaşık bir kimyasal bileşimle çalışabileceklerini göstermek istiyoruz."
UTD Nanoteknoloji Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Shi Hyeong Kim, bir kavram kanıtı gösterisinde, Güney Kore'nin doğu kıyılarının soğuk sularında twistron deniz suyu elektrik üretiminin uygulanabilirliğini test etti. Bir balon ile deniz dibinde duran bir platin arasına sadece 1 mg (yaklaşık bir sivrisinek ağırlığı) ağırlığındaki 10 cm uzunluğunda bir iplik bağladı.
Bir dalga her geldiğinde, balon yükselir ve ipliği maksimum% 25'lik bir uzamaya uzatır, böylece ölçülebilir elektrik enerjisi üretir.
Araştırmacılar mevcut çalışmada sadece çok az miktarda iplik kullansalar da, güç üreten bu ipliğin çıktısının, iplik hacmindeki artış ve paralel çalışan iplik sayısıyla ölçeklenebileceğini kanıtladılar. . Baughman şunları söyledi:
"Bu tür enerji hasat ipliklerinin üretim maliyetini düşürebilirsek, sonunda dalgalardan büyük miktarda enerji çıkarabilecekler. Bununla birlikte, bu enerji üreten iplikler için en uygun uygulama yönü, güç kaynağı ve sensör iletişimi olmalıdır. Şimdiye kadar elde ettiğimiz ortalama çıktı gücüne dayanarak, yalnızca 31 mg karbon nanotüp iplik, 2 kilobayt veri paketini her 10 saniyede 100 metreye varan bir yarıçap içinde iletmek için gereken gücü Nesnelerin İnternetine sağlayabilir. . "
Referans
[1]
[2]
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
