TENG haastaa PENGin

Pienenergian keruulaitteet, kuten triboelektriset nanogeneraattorit (TENG) ja pietsosähköiset nanogeneraattorit (PENG), herättävät nykyään kasvavaa kiinnostusta.

Aiheen nykyiset huippuluokan materiaalit valmistetaan tyypillisesti myrkyllisistä fluoropolymeereistä ja tarvittavien erittäin ohuiden kalvojen valmistaminen vaatii tyypillisesti erittäin kehittyneitä laitteita ja on sekä kallista että vaikeaa.

Brysselin vapaan yliopiston vetämä kansainvälinen tiimi on löytänyt yksinkertaisen ja ympäristöystävällisen tavan tuottaa polymeerihelmillä sähköä pienen energiankulutuksen elektroniikalle.

Työssä tutkittiin rakeisen sähkömekaanisen laitteen sähkömekaanista vastetta. Se on koottu tiiviisti pakatuista erittäin ohuista yhden kerroksen rakenteista, jotka koostuvat polymetyylimetakrylaatti (PMMA) -helmistä, joiden halkaisija on 0,5 tai 3,0 µm.

Ne luotiin yksinkertaisella hankaustekniikalla. Tuloksena on ohut, vain muutaman mikrometrin paksuinen kalvo joka voidaan edullisesti levittää mille tahansa kovalle pinnalle.

Puristamalla kaksi pallokerrosta yhteen, joista toinen on tehty pienemmistä ja toinen hieman suuremmista palloista, hiukkaset varautuvat sähköisesti tribosähköisen ilmiön kautta.

Kun kerrokset puristettiin yhteen värinäkaiuttimen lähellä, tutkijat pystyivät tuottamaan lähes 0,5 kilovoltin jännitteen, vaikkakin hyvin pienellä, 4 nanoampeerin virralla. Tämä avaa mahdollisuuden käyttää älykelloa liikunnan aikana, mikä johtaa kestävämpään energiankäyttöön.

Koska menetelmässä ei käytetä liuottimia eikä myrkyllisiä fluoropolymeerejä, se on sekä ympäristöystävällisempi että helpompi valmistaa. Tekniikka tarjoaa siten nopean ja skaalautuvan tavan luoda energiaa kerääviä pintoja käyttämällä vain mikroskooppisia muovipalloja.

Kaiken kaikkiaan tulokset korostavat, että helmipohjaiset sähkömekaaniset laitteet ovat lupaavia pienenergian keruulaitteita ja mahdollisesti myrkyllisiä fluoropolymeerejä sisältävien pietsosähköisten laitteiden korvaajia.

Aiheesta aiemmin:

Tiedemiehet kehittäneet uuden tavan tuottaa energiaa pienillä helmillä

Nanohuokoinen pii tuottaa sähköä kitkasta veden kanssa

Luo sähköä kiinnittämällä tuote vaatteisiin