Den første praktiske nanogenerator producerer elektricitet med en knivspids af fingrene

Efter seks års intensiv indsats, forskere rapporterer om udviklingen af ​​den første kommercielt levedygtige nanogenerator, en fleksibel chip, der kan bruge kropsbevægelser - en fingerknip nu på vej til et pulsslag i fremtiden - til at generere elektricitet. Taler her i dag på 241st National Meeting &Exposition of the American Chemical Society, de beskrev at øge enhedens effekt med tusinder gange og dens spænding med 150 gange for endelig at flytte den ud af laboratoriet og mod hverdagen.

"Denne udvikling repræsenterer en milepæl i retning af at producere bærbar elektronik, der kan drives af kropsbevægelser uden brug af batterier eller stikkontakter, "sagde hovedforsker Zhong Lin Wang, Ph.d. "Vores nanogeneratorer er klar til at ændre liv i fremtiden. Deres potentiale er kun begrænset af ens fantasi."

De seneste forbedringer har resulteret i en nanogenerator, der er stærk nok til at drive kommercielle flydende krystaldisplays, lysdioder og laserdioder. Ved at gemme de genererede ladninger ved hjælp af en kondensator, udgangseffekten er i stand til periodisk at drive en sensor og transmittere signalet trådløst.

"Hvis vi kan opretholde forbedringstakten, nanogeneratoren finder muligvis en lang række andre applikationer, der kræver mere strøm, "tilføjede han. Wang citerede, for eksempel, personlige elektroniske apparater drevet af fodspor, der aktiverer nanogeneratorer inde i sålen på en sko; implanterede insulinpumper drevet af et hjerteslag; og miljøsensorer drevet af nanogeneratorer, der blafrer i vinden.

Wang og kolleger demonstrerede kommerciel gennemførlighed af den nyeste nanogenerator ved at bruge den til at drive et LED -lys og et flydende krystaldisplay som dem, der er meget udbredt i mange elektroniske enheder, såsom lommeregnere og computere. Strømmen kom fra at klemme nanogeneratoren mellem to fingre.

Nøglen til teknologien er zanoxid (ZnO) nanotråde. ZnO nanotråde er piezoelektriske - de kan generere en elektrisk strøm, når de er anstrengt eller bøjet. Denne bevægelse kan være næsten enhver kropsbevægelse, såsom at gå, et hjerteslag, eller blod, der strømmer gennem kroppen. Nanotråde kan også generere elektricitet som reaktion på vind, rullende dæk, eller mange andre former for bevægelse.

Diameteren på en ZnO nanotråd er så lille, at 500 af ledningerne kan passe inden i bredden af ​​et enkelt menneskehår. Wangs gruppe fandt en måde at fange og kombinere de elektriske ladninger fra millioner af nanoskala zinkoxidtråde. De udviklede også en effektiv måde at deponere nanotråde på fleksible polymerchips, hver cirka en fjerdedel på størrelse med et frimærke. Fem nanogeneratorer stablet sammen producerer omkring 1 mikro Ampere udgangsstrøm ved 3 volt - omtrent den samme spænding genereret af to almindelige AA -batterier (ca. 1,5 volt hver).

"Selvom et par volt måske ikke virker som meget, det er vokset med spring og grænser i forhold til tidligere versioner af nanogeneratoren, "sagde Wang, en videnskabsmand ved Georgia Institute of Technology. "Yderligere nanotråde og flere nanogeneratorer, stablet sammen, kunne producere nok energi til at drive større elektronik, f.eks. en iPod eller opladning af en mobiltelefon. "

Wang sagde, at det næste trin er at forbedre nanogeneratorens udgangseffekt yderligere og finde et firma til at producere nanogeneratoren. Det kan ramme markedet om tre til fem år, vurderede han. Enhedens første applikation er sandsynligvis en strømkilde til små miljøsensorer og sensorer til infrastrukturovervågning.