Forskning fra Samsung undersøger mulighederne for at bruge hverdagsbevægelser til at understøtte bevægelsesdrevne TENG-enheder

Triboelektriske nanogeneratorer (TENG'er) er små enheder, der omdanner bevægelse til elektricitet, og måske netop det, der bringer os ind i en æra med energi-høstende tøj og implantater. Men kunne TENG'er, selv teoretisk, give os bærbar elektronik udelukkende drevet af bærerens daglige kropsbevægelser?

Det korte svar er ja. Ny forskning fra Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) i Sydkorea, udgivet i denne uge i APL materialer , fra AIP Publishing, demonstrerer evnen af ​​mekanisk energi produceret af typiske kropsbevægelser til at drive et ur eller smartphone. I øvrigt, forskningen karakteriserer effekter forbundet med forskellige former for lignende bevægelser på den maksimalt producerede energi, de kan producere i en TENG.

"Vi undersøgte muligheden for at oplade kommercialiserede bærbare og bærbare enheder ved at udnytte den mekaniske energi, der genereres af menneskelig bevægelse, " sagde Hyeon-Jin Shin, research master ved SAIT og en af ​​forfatterne til undersøgelsen. "Vi bekræftede, at hvis den mekaniske energi helt omdannes til elektrisk energi, den energi, der genereres af en arms daglige bevægelse, kan i tilstrækkelig grad dække energiforbruget for et smartur og endda standby-energiforbruget for en smartphone."

Efterhånden som interessen for TENGs vokser, især til bærbare applikationer, Shin og samarbejdspartnere ønskede at behandle teknologiens gennemførlighed i den virkelige verden i detaljer og forstå, hvordan man optimerer energiomdannelsen.

"I løbet af de sidste mange år, mange forskere har påvist et potentiale for energihøst ved hjælp af triboelektricitet, og TENGs forventninger som energikilde til bærbare eller bærbare enheder er steget, " sagde Shin. "Det er vigtigt at bekræfte, at den mekaniske energi fra menneskelig bevægelse kan dække enhedernes energiforbrug for at bruge en TENG til små enheder."

Forskerholdet sammenlignede den opnåelige TENG-energi produceret på et minut af typiske kropsbevægelser, såsom skrivning eller armsving, til det, der forbruges på samme tid af en række kommerciel elektronik og wearables. Selvom selv den mest energiske blogging ikke ville give nok energi til at understøtte en aktiv tablet-enhed, teorien viste, at de semi-passive aktiviteter kunne drive mindre telefoner og smarture alene med TENG-kraft.

Med nøje undersøgelser af mekanismen, der producerer elektricitet i enheden, de opdagede også, at dens elasticitet, normalt ikke indregnet i beregningen af ​​en TENGs maksimalt mulige energi, kan give et løft til værdien.

"For fuldt ud at udnytte den mekaniske energi fra menneskelig bevægelse til TENG, det er meget vigtigt at øge den maksimalt mulige energi af en TENG baseret på forståelsen af ​​faktorerne relateret til bevægelsen i et aspekt af hastigheden (kinetisk energi) og elasticiteten (impuls), " sagde Shin.

Med denne nye indsigt, Shin og andre Samsung-forskere er klar til at blive ved med at forfine teknologiens praktiske erkendelser og bruge deres resultater til at flytte grænserne for, hvad TENG-enheder kan drive - og hvor længe.

"Optimering af udgangsenergi for en TENG i faktisk brug forbliver en opgave for fremtidigt arbejde, fordi et rigtigt system har mange begrænsninger såsom impedanstilpasning, frekvenskontrol, og strukturens stabilitet, " sagde Shin. "Ikke desto mindre, resultaterne af denne undersøgelse giver indsigt i designet af en TENG for at opnå en stor mængde energi på et begrænset rum."