Uvridende plastik til opladning af Internet-of-Things-enheder

Udvikling af kæder af atomer i en plastikpolymer forbedrer dens evne til at lede elektricitet, ifølge en rapport fra forskere, ledet af Nagoya University anvendt fysiker Hisaaki Tanaka, i journalen Videnskabens fremskridt . Indsigten kan hjælpe med at accelerere udviklingen af ​​bærbare strømkilder til et stort antal internet-of-things-enheder.

Fremtidens 'smarte' samfund forventes at indeholde et stort antal elektroniske enheder, der er forbundet via internettet:det såkaldte Internet-of-things. Forskere har ledt efter måder at bruge kropsvarme til at oplade nogle typer mikro-enheder og sensorer. Men dette kræver letvægt, ikke giftig, bærbar, og fleksible termoelektriske generatorer.

Plast der kan lede elektricitet, kaldet ledende polymerer, kunne fylde denne regning, men deres termoelektriske ydeevne skal forbedres. Deres tynde film har meget uordnede strukturer, dannet af krystallinske og ikke-krystallinske dele, gør det notorisk svært at forstå deres egenskaber og dermed finde måder at optimere deres ydeevne på.

Tanaka arbejdede sammen med kolleger i Japan for at forstå de termoelektriske egenskaber af en meget ledende thiophen-baseret polymer, kaldet PBTTT. De tilføjede eller 'dopede' polymeren med en tynd ionelektrolytgel, som er kendt for at forbedre ledningsevnen. Gelen infiltrerer kun polymeren med succes, når en specifik elektrisk spænding påføres.

De brugte en række måleteknikker til at forstå polymerens elektroniske og strukturelle ændringer, når de er dopet. De fandt ud af, at uden elektrolytgelen, PBTTT-kæden er stærkt snoet. Doping det med en kritisk mængde elektrolyt vrider kæden op og skaber forbindelser mellem dens krystallinske dele, forbedring af elektronledningsevnen.

Forskerne rapporterer, at dannelsen af ​​dette sammenkoblede ledende netværk er det, der bestemmer polymerens maksimale termoelektriske ydeevne, som de var i stand til unikt at observere i denne undersøgelse.

De undersøger nu måder at optimere den termoelektriske ydeevne af tyndfilmledende polymerer gennem materialedesign og ændring af fremstillingsbetingelserne.

Artiklen, "Termoelektriske egenskaber af en semikrystallinsk polymer doteret ud over isolator-til-metal-overgangen ved elektrolytport, " blev offentliggjort i tidsskriftet Videnskabens fremskridt den 14. februar, 2020.