Pienenergian keruuta ja viittomakielen tulkintaa

Ryhmä Texas Dallasin yliopiston tutkijoita kollegoineen ovat tehneet merkittäviä parannuksia energiaa kerääviin lankoihin, joita he kutsuvat twistroneiksi. Ne on valmistettu kierretyistä ja venytetyistä hiilinanoputkista ja ne tuottavat sähköä toistuvasti venytettyinä.

Periaatekokeessa Zhong Wang ompeli uudet twistron-langat käsineeseen. Kun joku hanskaa käyttävä muodosti erilaisia kirjaimia ja lauseita viittomakielellä, käsieleet tuottivat sähköä.

"Lähtöjänniteprofiilien perusteella voimme helposti erottaa eri kirjainten ja lauseiden sormen liikkeet ja voimme mahdollisesti käyttää tätä käsinettä omavoimaisena viittomakielen kääntäjänä", sanoi Wang, jonka tohtoritutkimus UTD:ssä keskittyi hiilinanoputkilankoihin ja energiankerääjiin.

Tohtori Ray Baughmanin vetämä tutkimusryhmä raportoi twistron-teknologiastaanensimmäisen kerran vuonna 2017. Twistronit on rakennettu hiilinanoputkista, jotka ovat edelleen kierretty erittäin lujiksi, kevyiksi langoiksi. Jotta langat olisivat erittäin elastisia, tutkijat ottavat käyttöön niin paljon kierrettä, että langat kiertyvät kuin ylikierretty kuminauha.

"Twistronien perusmekanismi on, että kun venyttää niitä, yksittäisten hiilinanoputkien niput joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa, mikä lisää materiaalissa olevien elektronien tiheyttä, mikä lisää jänniteantoa", Wang kertoo. "Tämän ymmärryksen perusteella havaitsimme, että nanoputkien kohdistuksen optimointi - pinta-alan määrä, jossa ne ovat vuorovaikutuksessa - voi dramaattisesti lisätä kapasitanssin muutosta ja lisätä dramaattisesti lähtöjännitettä."

Tutkijat sisällyttivät valmistusprosessiin myös grafeenia, mikä paransi edelleen dramaattisesti kapasitanssin muutosta ja sähkön määrää, jonka rakenteesta saattoi kerätä.

Uusien kierrettyjen kierrelankojen venyttäminen 30 kertaa sekunnissa (30 hertsiä) tuotti 3,19 kilowattia huippusähkötehoa kiloa kohden, mikä on kaksitoistakertainen lisäys verrattuna korkeimpiin arvoihin, jotka muut tutkijat ovat raportoineet vaihtoehtoisen mekaanisen energian harvestereille taajuuksilla 0,1–600 hertsiä.

Uusimmalla twistron-versiolla saavutettu maksimienergian muunnostehokkuus oli 7,2-kertainen verrattuna aikaisempiin twistroneihin, Baughman toteaa. Tutkijat ovat hakeneet tekniikalleen patenttia.

Aiheesta aiemmin:

Sähköä tuottavia lankoja