Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella

05.04.2019

Cell-Press-3D-prittaus-tekstiilille-300-t.jpgKuvassa tribosähköinen generaattori vaatteeseen tulostettuna. Pikkukuvissa nanogeneraattorin ulostulon virrantiheys, piirikaavio ja tasasuunnatun virrantiheys pinta-alaa kohden.

Puettavan elektroniikan mahdollisuudet ylittävät älykkäät kellot mutta nykyiset akkujen ja piirilevyjen vaihtoehdot eivät mahdollista mukavimpia E-sukkia.

Eräs ratkaisu, jonka Kiinalaiset tutkijat ovat kehittäneet, on yksinkertaisesti tulostaa joustavia kuituja mukautuville tekstiileille tai vaatteille. Kuiduista he painavat kankaille kuvioita, jotka voivat kerätä ja tallentaa sähköä.

3D-tulostimella, jossa on koaksiaalinen neula, he printtasivat kuvioita ja malleja kankaaseen, mikä antoi heille mahdollisuuden muuttaa liikettä energiaksi.

"Käytimme kolmiulotteista tulostinta, joka oli varustettu sopivalla koaksiaalisuuttimella, tulostamaan suoraan kuituja tekstiileille ja osoittamaan, että sitä voidaan käyttää energianhallintatarkoituksiin", sanoo Tsinghuan yliopiston kemian laitoksen professori Yingying Zhang.

"Ehdotimme koaksiaalisen suuttimen lähestymistapaa, koska yksiakseliset suuttimet mahdollistavat vain yhden musteen tulostamisen kerrallaan, mikä rajoittaa merkittävästi painetun arkkitehtuurin koostumuksen monimuotoisuutta ja funktion suunnittelua."

Zhang ja hänen kollegansa tekivät ensimmäiset 3D-painetut E-tekstiilit kahdella musteella. Demonstraatiossa käytettiin hiilinanoputkia johtavana ytimenä ja silkkikuitua eristevaippana ja niillä tuotettiin kankaaseen kuvio, jota käytettiin tribosähköisenä nanogeneraattorina.

Tällainen älykäs tekstiili voisi kerätä biomekaanista energiaa ihmisen liikkeestä ja saavuttaa jopa 18 mW/m2:n tehotason. Tutkijat esittelivät myös tekniikalla tuotetun energian varastointiin sopivan superkondensaattorin.

Tämä lähestymistapa poikkeaa muista ryhmistä, jotka ompelevat käsin sähköisiä komponentteja, kuten LED-kuituja, kankaiksi, mutta nämä monivaiheiset prosessit ovat työvoimavaltaisia ja aikaa vieviä.

3D-tulostimen vahvuus on, että se voi rakentaa monipuolisia ominaisuuksia kankaisiin yhdellä askeleella. Lähestymistapa on myös halpa ja helppo skaalata, koska suutin on yhteensopiva nykyisten 3D-tulostimien kanssa.

Haittapuolena on kuitenkin se, että tulostettavan kuvan resoluutio rajoittuu 3D-tulostimen mekaaniseen liikkeen tarkkuuteen ja suuttimien kokoon.

"Pitkän aikavälin tavoitteena on suunnitella joustavia, puettavia kuluttajatason hybridimateriaaleja ja elektroniikkaa, joilla on ennennäkemättömiä ominaisuuksia ja samalla kehitämme uusia tekniikoita integroituja toimintoja sisältävien älykkäiden kannettavien järjestelmien, kuten tunnistamisen, aktivoinnin ja tiedonsiirron pariin."

Nanogeneraattoreista aiemmin:

Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi

Kangas kerää aurinko- ja tuulivoimaa

17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaimille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua
03.02.2020Ensimmäinen yksikerroksinen amorfinen kalvo
31.01.20205000 vuotta kestävä paristo
30.01.2020Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
29.01.2020Litiumakuille pidempiä ajomatkoja?
28.01.2020Kvanttilämpöä ja kvanttilomittumista mittaillen
27.01.2020Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa
24.01.2020Keinoiho magnetismia tunnistavin anturein
23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille
09.01.2020Biologista energiantuottoa
08.01.2020Kvanttiteleportaatio piifotonisella sirulla
07.01.2020Kohti spintronisia MRAM-muisteja
07.01.2020Tehokas litium-rikki akku
03.01.2020Pieniä parannuksia litiumioni-akuille
02.01.2020Kvanttimateriaalia vaikkapa naamiointiin
02.01.2020Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä
31.12.2019Lämpökytkin polymeeristä
30.12.2019Elektroniikka valon nopeudella
23.12.2019Turvallista ja käytännöllistä viestintää
20.12.2019Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit
19.12.2019Kytkettäviä plasmoneja muoveihin
18.12.2019Magnonit töihin
17.12.2019Lämmönsiirtoa tyhjyyden läpi
16.12.2019Nailon ja taivutus vauhdittavat orgaanista elektroniikkaa
13.12.2019Viat saattavat tehostaa akkuja
12.12.2019Hiili ja pii jakavat ja yhdistävät fotoneja
11.12.2019Timanttien avulla parempia superkonkkia
10.12.2019Sähköis-optista tietotekniikkaa
09.12.2019Lämpösähköä hiilinanoputkilla
09.12.2019Valokuitua selluloosasta
05.12.2019Näppärä terahertsinen tekniikka
04.12.2019Palamattomia litium-akkuja
03.12.2019Bittejä ja simulointia atomien mittakaavassa
02.12.2019Metallijohde Cooperin pareilla
29.11.2019Plasmoniikan avulla edullinen monispektrikamera
28.11.2019Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin
27.11.2019Löytö ferrosähköisissä tuplaa potentiaalin
26.11.2019Antenni lämpösäteilylle
25.11.2019Jatkuvuutta Mooren laille
22.11.2019Skyrmioneja huonelämpötilassa
21.11.2019Hukkalämpö sähköksi uusin keinoin
20.11.2019Keinotekoiset lehdet tuottavat kaasua ja nesteitä
18.11.2019Fotonikytkin CMOS-piireille
15.11.2019Parempia langattomia anturitekniikoita
13.11.2019Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä
12.11.2019Onnistumisia orgaanisissa
11.11.2019Kohti älykkäitä mikrorobotteja
09.11.2019Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus
08.11.2019Jäähdytystekniikkaa 3D-elektroniikalle vaikka avaruuteen
07.11.2019Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa
06.11.2019Kohti antiferromagneettisia muisteja
05.11.2019Muuntaa 2D-tasot pehmeiksi ja joustaviksi 3D-rakenteiksi
04.11.2019Tarkempia kiderakenteita ja proteiineja aurinkokennoihin
01.11.2019Kvanttiakussa ei synny häviöitä
31.10.2019Keinoja ja visioita 2D-materiaalien käytölle
30.10.2019Käteviä ADC- ja DAC-muuntimia IoT-aikakaudelle
29.10.2019Kvanttipisteitä edullisesti ja tarkasti
25.10.2019Paljonko on kvanttilaskennan ylivoima?
24.10.2019Tehokkaampia superkondensaattoreita
23.10.2019Uudenlaisia kalvoja hiilinanoputkista
22.10.2019Valolla kohti huonelämpöistä kvanttitietokonetta
21.10.2019Japanissa kokeiltiin petabitin verkkoyhteyksiä
18.10.2019Suprajohtavuutta moduloiden
17.10.2019Spin- ja varausvirran hallintaa
16.10.2019Spektrometriaa sirupiirillä
15.10.2019Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle
14.10.2019Löytö energiatehokkaalle elektroniikalle
11.10.2019Pikotiedettä ja uusia materiaaleja
10.10.2019Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua
09.10.2019Koneoppiminen etsii uusia materiaaleja
08.10.2019Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl -puolimetallit
07.10.2019Tehokkaampaa energian keruuta IoT-antureille
04.10.2019Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja
03.10.2019Supratekniikalla tehokkaampaa tietotekniikkaa
02.10.2019Paramagneettiset spinit tuottavat sähköä lämmöstä
01.10.2019Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin
30.09.2019Yksisuuntainen radiotie synteettisellä Hall-efektillä
27.09.2019Katsaus kvanttilaskennan tekniikoihin
27.09.2019Muistipiirejä ilman kerrosrakennetta
25.09.2019Ennätysmäisiä aurinkokennoja
24.09.2019Topologinen eriste fotonien reitittäjäksi
23.09.2019Köyhän miehen kubitti

Näytä lisää »