Yeni kağıt pil: Görünüşe göre bakteri enerji sağlıyor!
Kılavuz
Kağıt elektroniği, yakın zamanda ortaya çıkan son teknoloji yenilikçi bir teknolojidir. Ancak, Binghamton Üniversitesi ve New York Eyalet Üniversitesi'nden araştırmacılar bir tür bakteriyel Enerji sağlayan bir pil. Şu günlerde , John, bu yenilikçi buluşu öğrenirken herkesi kağıt ve elektronik teknolojisine yaklaştırıyor.
(Resim kaynağı: Seokheun)
Kağıt ve elektronik ile başlayalım
Kağıt hayatımızda çok tanıdık bir şey, kağıt paradan kağıt havlulara, kitaplara kağıt açmıyoruz. Kağıt yapımı, Çin'in dört büyük icatından biridir , Kağıt, eski Çin'de çalışan insanların bilgeliğinin kristalleşmesidir ve insan uygarlığı tarihinde olağanüstü bir icattır.
Bununla birlikte, kağıt ve elektronik arasındaki bağlantı nedir?
Şu anda birçok elektronik cihaz geçmişin katı ve hantal görüntüsünden kurtuluyor ve Esnek, katlanabilir, hafif, biyolojik olarak parçalanabilir Yeni form. Ancak kağıt tam olarak bu özelliklere sahiptir ve aynı zamanda yenilenebilir bir kaynaktır. Aynı zamanda, üretim sürecine bağlı olarak kağıt, aşağıdaki gibi bir dizi özelliğe sahip olabilir: Hidrofilik veya hidrofobik, gözenekli veya su geçirmez, opak veya neredeyse şeffaf vb.
Kağıt malzemeleri ve elektroniklerin birleşimi, kağıt elektronik ürünleri üretir. Kağıt elektroniği çok ucuza yapılabilir. Kağıt doğası gereği ucuzdur ve maliyeti plastik filmler, silikon ve diğer malzemelere kıyasla çok ucuzdur. Kağıt malzemeler elektronik alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektronik kağıt (kağıt üzerinde bir görüntüleme cihazı) , Dışında Akıllı ambalaj etiketleri için sensörler, biyolojik analizler, radyo frekansı antenleri, piller, devre kartları veya alt tabakalar da vardır. . Önümüzdeki birkaç yıl içinde bizden de Tüketici elektroniği alanında, kağıt teknolojisine dayalı küçük elektronik ürünlere bakın .
İşte kağıt ve elektroniğin ilgili uygulamalarını göstermek için birkaç örnek (resimler ve gerçekler var):
Transistör : Esnek kağıt alt tabakalar üzerindeki transistörler organik veya inorganik yarı iletken kanallar kullanır. Bu şematik diyagram, organik bir geçişin nasıl yapılacağını gösterir.
(Resim kaynağı: Emily Cooper)
Kağıt kullanılabilir ekran , Gelen ışığı yansıtır veya kendi ışığını yayar. Görüntülemenin bir yolu, sıvı piksellerin yüzey gerilimini değiştirmektir.
(Fotoğraf kredisi: Duk-Young Kim / Andrew J. Steckl / Cincinnati Üniversitesi)
Organik ışık yayan diyotlar, kağıt alt tabakalar üzerine de inşa edilebilir. monitör Glow.
(Fotoğraf kredisi: Jin-Young Kim / Sungkyunkwan Üniversitesi)
Sıvı dağıtım: Bu temel mikroakışkan sensörler filtre kağıdına yerleştirilmiştir. Doğrudan kanal, prototip sensör alanının nitrojen dioksit altında kırmızıya dönmesine neden olur.
(Fotoğraf kredisi: Xu Li / Wei Shen / Monash Üniversitesi)
Kağıt güç kaynağı: Bir kağıt alt tabaka üzerinde buhar biriktirme kullanan esnek, katlanabilir bir güneş paneli. Bu güneş panelleri beş katmanı birleştiriyor ve ışığı elektriğe dönüştürmek için organik fotovoltaik malzemeler kullanıyor.
(Fotoğraf kredisi: Patrick Gillooly / Massachusetts Teknoloji Enstitüsü)
Bu yeni buluş ve kağıt elektronik teknolojisi
Bu yeni buluşun lideri, Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü'nde yardımcı doçent olan ve aynı zamanda Binghamton Üniversitesi Biyoelektronik ve Mikrosistemler Laboratuvarı'nın yöneticisi olan Thomas Watson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi'nde yardımcı doçent olan Seokheun "Sean" Choi'dir. .
Bu araştırma birleştiriyor Biyoteknoloji ve kağıt elektronik teknolojisi , Tek kullanımlık elektronik ekipmana güç verebilir, üretim süresini ve maliyetini düşürür ve aynı zamanda biyo-pil kullanımını tamamen değiştirerek kullanılabilir hale getirir. Irak Süreç, tehlikeli ve kaynak kısıtlı alanlar Güç kaynağı olarak kullanılır.
Elektronik kağıt teknolojisi ile ilgili olarak, araştırma lideri Profesör Choi şunları söyledi:
"Papertronics (kağıt elektroniği) kısa süre önce yükseldi, Tek kullanımlık tıbbi muayene sensörlerine güç sağlamanın basit ve düşük maliyetli bir yoludur. Bu bağımsız, kendi kendini idame ettiren, kağıt tabanlı denetim ekipmanı Yapabilmek için Kaynak kısıtlamaları Çevrede etkili hayat kurtarıcı tedavi sağlayın. "
Bu kağıt pilin üretim yöntemi ve prensibi
Choi ve doktora öğrencisi Yang Gao, Pozitif bir elektrot yapmak için, kromatografik analiz kağıdının yarısına şerit şeklindeki gümüş nitratı ince bir balmumu tabakasının altına yerleştirin. . İkisi daha sonra tasarladı Negatif elektrot görevi gören, yarım yaprak kağıt üzerinde iletken polimerden yapılmış bir kap , Sonra kağıdı koyun Katladıktan sonra bakteri dolu birkaç damla sıvı ekleyin , Bakteri hücreleri, solunum yoluyla bataryaya güç sağlar .
Choi şunları söyledi:
"Ekipman birkaç katmana bölünmüştür, Pozitif elektrot, negatif elektrot, PEM (proton değişim membranı) Sonunda bataryanın manuel olarak entegre edilmesi gerekiyor, gibi potansiyel sorunlar ortaya çıkacak. Kağıt katmanlarının yanlış hizalanması Ve birkaç katman arasında Dikey süreksizlik , Bu da sonunda güç üretimini azaltacaktır. "
Farklı katlama ve istifleme yöntemleri, enerji ve akım çıkışını önemli ölçüde artırabilir . Bilim adamları geçer Üç sıra halinde düzenlenmiş altı pil 31.51 miliwatt voltaj ve 125.53 mikroamper akım üretebilir ve Altı sıra halinde düzenlenmiş altı pil 44,85 milivat gerilim ve 105,89 mikroamper akım üretebilir.
Bakteriyel kağıt pillerin kullanımı
40 watt'lık bir ampulü yakmak için milyonlarca kağıt pil gerekebilir. fakat, Bir savaş alanında veya felaket ortamında, kullanılabilirlik ve taşınabilirlik en önemlileridir . Ek olarak, Bu kağıt piller, biyosensörlere güç sağlamak için yeterli enerji üretir Bu biyosensörler, diyabetik hastaların kan şekeri seviyesini, vücuttaki patojenleri izlemek veya diğer hayat kurtarıcı işlevler sağlamak için kullanılabilir. Ek olarak, bu mikrobiyal pil de oynayabilir Çevreyi arındırın, çünkü mikroorganizmalar kirleticileri ayrıştırabilir .
Choi şunları söyledi:
"Çok sayıda esnek ve kapsamlı kağıt tabanlı pil arasında, Kağıt bazlı mikrobiyal yakıt hücresi teknolojisi , Şu anda az gelişmiş. Bunun için heyecanlıyız çünkü Mikroplar, herhangi bir bozunabilir kaynaktan enerji elde edebilir , Kanalizasyon gibi. Bu tür kağıt bazlı bio-pilin gelecekte kağıt elektroniği için bir enerji kaynağı olabileceğine inanıyoruz. "
Araştırma yayını ve ilgili araştırma
(Resim kaynağı: Seokheun)
Bu yenilik, Choi'nin kağıt pillerin geliştirilmesindeki en son ilerlemesidir. Ekibi, 2015 yılında tıpkı bir karton kibrit gibi katlanabilir bir pil olan bir kağıt pil prototipi geliştirdi. Bu yılın başlarında, tasarımları ninja dartlarından ilham aldı.
Bu araştırma şu anda "Advanced Materials Technology" dergisinde çevrimiçi olarak yayınlanıyor ve 22-26 Ocak 2017 tarihleri arasında Las Vegas'taki IEEE MEMS Konferansında yayınlanacak.
Referans
[1]
2 Yang Gao, Seokheun Choi. Kendi Gücünü Sağlayan Papertronics'e Doğru Adım: Biyo pilleri Tek Bir Kağıda Entegre Etmek İleri Malzeme Teknolojileri, 2016; 1600194 DOI: 10.1002 / admt.201600194
Daha heyecan verici içerik için lütfen WeChat genel hesabını takip edin: IntelligentThings
