Tribosähköinen nanogeneraattori kuparinanolevyistä

Viime vuosina kaksiulotteiset (2D) yksikiteiset metallinanolevyt ovat nousseet lupaavaksi seuraavan sukupolven alustaksi omavoimaiselle elektroniikalle.

Niiden potentiaali triboelektrisissä nanogeneraattoreissa (TENG) – lupaavassa energiankeruuteknologiassa – on kuitenkin vielä pitkälti hyödyntämätön, pääasiassa niiden alhaisen virrantuoton ja rajoitetun kestävyyden vuoksi.

Korealaisen Jeonbukin yliopiston joustavan ja tulostettavan elektroniikan laitoksen apulaisprofessori Tae-Wook Kimin johtama tutkijaryhmä on suunnitellut uudelleen 2D-metallisten kuparinanoarkeista muodostuvan sisäisen rakenteen ratkaistakseen nykyiset haasteet innovatiivisessa läpimurrossa.

Tri Kim huomauttaa: ”Tutkimuksemme tuo esiin uuden tavan parantaa merkittävästi TENGen suorituskykyä. Luomalla hierarkkisen huokoisen kuparisen nanosuikalearkkitehtuurin saavutamme huomattavan 590 prosentin kasvun sähkötuotossa perinteisiin kuparisiin ohutkalvo-TENG:in verrattuna, mikä ratkaisee suoraan yhden alan suurimmista haasteista – vaatimattoman virran generoinnin.”

Merkittävää on, että tämä korkea suorituskyky pysyy vakaana jopa 100 000 toistetun mekaanisen syklin jälkeen, mikä tekee rakenteesta erittäin sopivan tosielämän puettaviin sovelluksiin.

Energian keräämisen lisäksi sama materiaali tarjoaa myös sähkömagneettisten häiriöiden EMI-suojauksena ja Joule-lämmittimenä, jotka myös ovat älyvaatteissa tarvittavia keskeisiä toimintoja. Mikä tärkeintä, kaikki nämä ominaisuudet saavutetaan yksinkertaisella ruiskutuspinnoitusprosessilla, mikä korostaa käytännöllistä ja skaalautuvaa polkua kohti seuraavan sukupolven puettavaa elektroniikkaa.

”Seuraavien 5–10 vuoden aikana tutkimuksemme voi olla tärkeässä roolissa muutettaessa ihmisten vuorovaikutusta teknologian kanssa jokapäiväisessä elämässään, erityisesti aidosti omatuottoista virtaa käyttävän puettavan elektroniikan yleistymisen kautta.

Mahdollistamalla vaatteiden ja tekstiilien oman sähköntuotannon yksinkertaisista ihmisen liikkeistä, kuten kävelystä, venyttelystä tai hengityksestä, tämä työ vie meitä lähemmäksi tulevaisuutta, jossa puettavat laitteet eivät enää ole riippuvaisia akuista tai tiheästä latauksesta”, korostaa tohtori Kim.

Aiheesta aiemmin:

TENG haastaa PENGin

Tiedemiehet kehittäneet uuden tavan tuottaa energiaa pienillä helmillä

Edullista tribosähköä ja aurinkokenno puumateriaalista