Cilde yapıştırılabilen altın etiket: elektrik üretmek için insan hareketini kullanın!
Kılavuz
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi Yarıiletkenleri Enstitüsü ve Buffalo'daki New York Eyalet Üniversitesi ortaklaşa bir metal etiket (triboelektrik nanojeneratör) geliştirdiler ve basit insan hareketlerini kullanarak (parmağı bükmek gibi) elektrik üretebiliyorlar. Diğer triboelektrik nanojeneratörlerle karşılaştırıldığında, maliyeti düşüktür ve üretimi kolaydır.
arka fon
Genel olarak konuşursak, çoğu elektronik ürünün pil gücüne güvenmesi gerekir. Ancak pilin sınırlı pil ömrü, tekrarlanan şarj ve olası güvenlik tehlikeleri gibi dezavantajları vardır. Ancak, gelecekte böyle bir senaryoyu dört gözle bekleyebiliriz: elektronik ürünler artık pillere ihtiyaç duymayacak ve elektriğin bitmesi konusunda endişelenmenize gerek yok.
Bu hedefe nasıl ulaşılabilir? Kendi kendine çalışan teknoloji bize çeşitli çözümler sunar. Enerji kaynakları şunları içerir: insan hareketi (triboelektrik etki, piezoelektrik etki), ısı (termoelektrik etki), ışık, radyo dalgaları vb.
(Resim kaynağı: Amerikan Kimya Derneği)
(Resim kaynağı: Michigan Eyalet Üniversitesi)
(Resim kaynağı: David Kelly Crow)
Yenilikçilik
Bugün, triboelektrik etkiyi kullanan kendi kendine çalışan bir yöntem sunmak istiyorum. Bu küçük metal etiket insan vücuduna takıldığında basit insan hareketlerinden (örneğin parmağı bükerek) enerji elde edebilir.
Bu fikir, Buffalo'daki New York Eyalet Üniversitesi ile Çin Bilimler Akademisi'nin (CAS) Yarı İletkenler Enstitüsü (IoP) arasındaki ortak bir araştırma projesinden geliyor. Etiket (triboelektrik nanojeneratör) üzerine bir makale 31 Ocak'ta Nano Energy dergisinde çevrimiçi olarak yayınlandı.
Makalenin ortak yazarları şunlardır: Çin Bilimler Akademisi Yarıiletkenler Enstitüsü'nden Huamin Che ve Buffalo'daki New York Eyalet Üniversitesi'nden doktora öğrencisi Nan Zhang.
(Resim kaynağı: "Nano Enerji")
teknoloji
Günlük hayatımızda, saçları taramak, giyinmek, yürümek veya araba kullanmak olsun, triboelektrik etkisi çok yaygındır. Bu, iki farklı nesnenin birbirine sürtünmesinden sonra, bir nesnenin pozitif olarak, diğerinin ise negatif olarak yüklenmesidir. Günlük hayatta statik elektriğin büyük bir kısmı sürtünme elektrifikasyonundan kaynaklanmaktadır.
Bu araştırma ile geliştirilen triboelektrik nanojeneratörün yapısı, kontakt lenslerde, hamuru ve diğer ürünlerde kullanılan, dış tarafında iki ince altın tabakası ve ortasında polidimetilsiloksan (PDMS olarak da bilinir) bulunan bir sandviç gibidir. Silikon bazlı bir polimer).
Cihazın kilit noktası, altın tabakasının gerilebilir olması ve serbest bırakıldığında kırışarak minyatür bir dağ gibi bir yapı oluşturmasıdır. Parmak bükme gibi kuvvet yeniden uygulandığında, bu hareket altın katman ile PDMS arasında sürtünmeye neden olacaktır.
Makalenin bir başka baş yazarı, Çin Bilimler Akademisi Yarıiletkenler Enstitüsü'nde profesör olan Dr. Yun Xu, "Bu, elektronların altın tabakalar arasında ileri geri akmasına neden olacak. Sürtünme ne kadar fazla olursa, o kadar fazla elektrik üretilir." Dedi.
Bu kağıt küçük bir etiketi (1.5 cm uzunluğunda ve 1 cm genişliğinde) açıklamaktadır. Üretebileceği maksimum voltaj 124 volt, maksimum voltaj 10 mikroamper ve maksimum güç yoğunluğu santimetre kare başına 0.22 milivattır. Akıllı telefonların hızlı şarj edilmesi için yeterli olmamakla birlikte aynı anda 48 adet led ışık yakabilir.
değer
Triboelektrik etkiden yararlanmak için, araştırmacılar çok sayıda nanojeneratör geliştirmeye çalıştılar, ancak nanojeneratörlerin çoğunun üretimi zor (karmaşık bir fotolitografi süreci gerektirir) veya maliyetli. UB ve CAS ekipleri tarafından ortaklaşa geliştirilen etiket, yukarıdaki iki sorunu aynı anda çözebilir.
gelecek
Zhang, etiketin performansını iyileştirme görevi için UB'de bir lisansüstü öğrenci ekibine liderlik etti. Ekip, gerildiğinde ve birlikte katlandığında daha fazla elektrik üretmesi beklenen daha büyük altın parçalarını kullanmayı planlıyor.
Araştırmacılar ayrıca etiketin ürettiği enerjiyi depolamak için taşınabilir bir pil geliştirmeye çalışıyorlar. Çeşitli giyilebilir ve kendi kendine çalışan elektronik cihazlar için bir güç kaynağı olarak sistemi dört gözle bekliyorlar.
Anahtar kelime
Triboelektrik, nanoteknoloji, kendi kendine çalışan
Referans
[1]
2 Huamin Chen, Lin Bai, Tong Li, Chen Zhao, Jiushuang Zhang, Nan Zhang, Guofeng Song, Qiaoqiang Gan, Yun Xu. Buruşuk altın filmlere dayalı giyilebilir ve sağlam triboelektrik nanojeneratör Nano Enerji, 2018; 46: 73 DOI: 10.1016 / j.nanoen.2018.01.032
