Suurta energian keruuta pienestä liikkeestä

06.02.2023

Melbourne-tribosahkoa-tehokkaasti-500.jpgMelbournen yliopiston tutkimuksessa selvitettiin kuinka saada aikaan optimaalista energiantuotantoa materiaalin erittäin pienten kuitukerrosten välillä.

Jokainen näistä pienistä kuiduista on noin sata kertaa ohuempi kuin ihmisen hiukset. Ne koostuvat polymeereistä, jotka ovat samojen yksiköiden toistuvia ketjuja. Tässä tapauksessa käytimme polymeerejä eteeni-vinyyliasetaattia – joka muun muassa antaa juoksukengille ”joustavuutta” – ja polymaitohappoa – joka sattuu olemaan peräisin samasta haposta, joka aiheuttaa lihaskramppeja harjoituksen jälkeen.

Vuorottelimme kahta erityyppistä kuitua kerroksiksi hyvin erityisellä tavalla "laminaatteja" varten. Nämä laminaatit on valmistettu monista pinotuista mikroskooppisista kerroksista, ja jokainen laminaattilappu koostuu kymmenistä tuhansista kuiduista.

Missä tahansa kuitukerrosten ympärillä tapahtuu liikettä, sähköä syntyy kunkin kerroksen välisestä kitkasta. Muutimme näiden kuitukerrosten kokoa, rakennetta ja järjestimme ne hyvin erityisillä tavoilla optimoidaksemme kitkan ja kosketussähköistyksen ja tuottaaksemme lopulta suurimman varauksen.

Tutkimuksemme selvisi, että näin voimme tuottaa liikkeestä noin 400 kertaa enemmän sähköä kuin aiemmin näistä materiaaleista oli mahdollista. Koska voimme aina ottaa käyttöön enemmän rajapintoja käyttämällä ohuempia kuituja, tämäntyyppinen energiantuotanto on erittäin skaalautuvaa.

Tällä on jännittäviä potentiaalisia sovelluksia, joissa on paljon liikettä, mutta nyt se on vain hyvin pienessä mittakaavassa - esimerkiksi älykellon käyttäminen ihmisen liikkeellä tai implantoitavan laitteen, kuten sydämentahdistimen, lataaminen.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä professori Andris Sutkan kanssa Riian teknillisessä yliopistossa Latviassa käyttäen prosessia nimeltä sähkökehräys polymeerikuitujen luomiseksi. Sähkökehräystyökalua säätämällä pystyimme säätämään, mitä polymeeriä kehräsimme ja sen paksuutta.

Yksi tutkimuksen haasteista oli polymeerikerrosten toistensa vuorovaikutuksen järjestäminen ja hallinta. On erittäin hankalaa hallita, miten kukin kuitu värähtelee suhteessa toiseen ja jos järjestys menee väärin, syntyvä sähkö kumoutuu.

Toinen haaste on, että polymeerit ovat erittäin pehmeitä ja voivat helposti muuttaa muotoaan. Joten kun yritämme katsoa materiaalien sisään arvioidaksemme rakennetta, ne voivat sulaa tai rikkoutua. Tämä tekee materiaalien karakterisoinnista vaikeaa ja näiden mikroskooppisesti pienten polymeerilaminaattien valmistusprosessi on hyvin hidas.

Aiheesta aiemmin

Puuperäistä käyttövoimaa langattomille antureille

Sähköä veden loiskeesta
23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita
13.02.2024Magneettisten supervoimien vapauttaminen
12.02.2024Kvanttiedulla liikkuva maali
10.02.2024Antureita ympäristöhaittojen seurantaan
09.02.2024Kohti kvantti-internetiä ja kvanttiviestintää
08.02.2024Tehokkaita röntgensäteitä ja ultraviolettivaloa
07.02.2024Kubitti, jossa on sisäänrakennettu virheenkorjaus
06.02.2024Laskentaa valoaalloilla
05.02.20243D-tulostettu elektroninen iho ja näyttö
03.02.2024Läpimurto kvanttipisteisissä aurinkokennoissa
02.02.2024Äänikäyttöiset anturit säästävät miljoonia paristoja
01.02.2024Energiankeruuta ja kuvantamista samanaikaisesti
31.01.2024Pitkään kestäviä grafeenin laaksotiloja kubiteille
30.01.2024Pinoa neuroverkkojärjestelmiä rakennelohkoista
29.01.2024Vihreiden ledien tehokkuus paremmaksi
27.01.2024Ultranopea vetyvuodon anturi
26.01.2024Uusi ehdokas yleismuistiksi
25.01.2024Teollisesti valmistettava kvanttimuisti
24.01.2024Ensimmäinen topologinen kvanttipiiri
23.01.2024Grafeenista vihdoin toiminnallinen puolijohde
23.01.2024Lämpösähköä esineiden Internetille
20.01.2024Polttokenno toimii maaperässä ikuisesti
19.01.2024Tutkijat loivat loogisen kvanttiprosessorin
18.01.2024Kvanttilomittuminen ja topologia ovat erottamattomia
17.01.2024Tutkimus tasoittaa tietä paremmille metalliakuille
16.01.2024Ihmisen kuulojärjestelmä mallina yksijohtimiselle anturiryhmälle
15.01.2024Todennäköisyyspohjaisia tietokoneita ja tekoälyä
13.01.2024Valo välittää dataa sata kertaa nopeammin kuin Wi-Fi
12.01.2024More than Moore -konsepti
11.01.2024Korkeamman lämpötilan suprajohteiden kytkentää
10.01.2024Hiili tehostaa 2D-elektroniikkaa
09.01.2024Stokastista synkronia salaukseen ja neuroneille
08.01.2024Polymeeristä syntyy katalyyttikide
06.01.2024Kuupölystä aurinkokennoja
05.01.2024Kvanttipisteisiä aurinkosähkökennoja
04.01.2024Plasmoneita ja tekoälyä terahertsitutkimuksiin
03.01.2024Vetyä ja polymeeriä akkuihin
02.01.2024Aivomainen transistori jäljittelee ihmisen älykkyyttä
01.01.2024Yhdistetty "kilparata" mahdollistaa uuden optisen laitteen
29.12.2023Liukuvaa ferrosähköisyyttä ja timantteja
28.12.2023Magneto-optista materiaalia pii-integrointiin
27.12.2023Kvanttipisteanturi ei tarvitse ulkoista teholähdettä
22.12.2023Sähköistävä parannus kuparin johtavuuteen
21.12.2023Yksittäisestä 2D-materiaalista suprajohtava liitos
20.12.2023Nanoresonaattorit avaavat tietä kvanttiverkoille
19.12.2023Metapinta-antenni 6G:lle ja meta-atomeja
18.12.2023Atomintarkkaa 2D-materiaalien integrointia
16.12.2023Kvanttiakuissa rikotaan kausaliteetti
15.12.2023Hierarkkinen generatiivinen mallinnus autonomisille roboteille
14.12.2023Uusi näkemys moniarvoisten akkujen suunnitteluun
13.12.2023Optisella langattomalla ei ehkä enää ole esteitä.
13.12.2023Fyysikot kvanttilomittavat yksittäisiä molekyylejä
12.12.2023Edullista tribosähköä ja aurinkokenno puumateriaalista
08.12.20232D-materiaaleista 3D-elektroniikkaa tekoälylaitteistoihin
07.12.2023Fotonikomponentteja RF-signaalin käsittelyyn
06.12.2023Elektromagnoniikasta uusi tiedonkäsittelyn alusta
05.12.2023Uusi alusta kvantti-informaation käsittelyyn
04.12.2023Lämpöä voidaan käyttää laskentaan
01.12.2023Askel biologian ja mikroelektroniikan integroinnille
30.11.2023Josephson-liitosten käyttö supravirran ohjaamiseen
29.11.2023Mikrotekniikkaa ja molekyylikemiaa aurinkokennoille
28.11.2023Materiaalien kehittelyä koneoppisella
27.11.2023Kaksiulotteisia magneetteja tietotekniikalle
25.11.2023Uusi jäähdytysmekanismi jääkaapeille ja jäähdytyslaitteille
24.11.2023Vangita elektroneja 3D-kiteeseen
23.11.2023Pikofotoniikan synty: Kohti aikakidemateriaaleja
22.11.2023Veden ja ilman välinen akustinen viestintä
21.11.2023Uusia kubittiratkaisuja
20.11.2023Erittäin nopeat laserit erittäin pienillä siruilla
18.11.2023Grafeenia, fotosynteesiä ja tekoälyä vihreään energiantuotantoon
17.11.2023Parempaa energiatehokkuutta tietojenkäsittelyyn
16.11.2023Kommunikointia tyhjyyden kanssa
15.11.2023Metamolekyylisen metamateriaalin valmistus
14.11.2023Läpi ahtaankin raon
13.11.2023Outo magneettinen materiaali voi tehdä laskennasta energiatehokasta
11.11.2023Sähköä molekyylien ja ionien tasolta
11.11.2023Neuroverkkoja optisesti ja kvanttihybridinä
09.11.2023Viisi kerrosta grafeenia
08.11.2023Lämmönsiirron hallintaa transistorilla
07.11.2023Metamateriaali yhdistää katkenneet hermot
06.11.2023Valoa valolla ohjaten
04.11.2023Hiilidioksidia polttoaineeksi tehokkaasti
03.11.20233D-tulostustekniikkaa kvanttiantureille
03.11.2023Magnetismia ei-magneettisissa materiaaleissa
02.11.2023Energiatehokas tekoälysiru
01.11.2023Ferrosähköisyyttä piin kanssa ja yhdellä alkuaineella
31.10.2023Magneettisten aaltojen hallinta suprajohteilla
30.10.2023Vakautta ja tehokkuutta perovskiittiaurinkokennoille
28.10.20233D-tulostettu reaktorisydän aurinkopolttoaineille
27.10.2023Tekoälyä kolmiulotteisella datalla
26.10.2023Kvantti-ilmiön sähköinen ohjaus
25.10.2023Verkkoliitäntä kvanttitietokoneille ja radiospektrin kattava ilmaisin

Näytä lisää »