Nanogeneratorer 2500% strækbarhed sætter ny rekord

Ved at strække sig som et gummibånd til mere end 25 gange sin oprindelige længde, en ny nanogenerator har sat ny strækbarhedsrekord. Den triboelektriske nanogenerators strækbarhed på 2500 % repræsenterer en væsentlig stigning i forhold til de tidligere bedste værdier på cirka 1000 %. Ud over, enheden er den første triboelektriske nanogenerator, der er fuldstændigt fremstillet med 3D-print.

Forskerne, herunder Kaushik Parida, Gurunathan Thangavel, og Pooi See Lee ved Nanyang Technology University og Singapore-HUJ Alliance for Research and Enterprise (SHARE), har offentliggjort deres resultater om den meget strækbare, all-3D-printet triboelektrisk nanogenerator i et nyligt nummer af Naturkommunikation .

Triboelektriske nanogeneratorer (TENG'er) høster energi fra omgivende mekaniske bevægelser, såsom fingertap, og har potentielle anvendelser som bærbare elektroniske enheder. Det er svært at gøre TENG'er strækbare, fordi de to hovedlag - det triboelektriske lag og lederen - normalt har forskellige elastiske egenskaber, så de har en tendens til at gå fra hinanden efter gentagne udstrækninger.

For at løse dette problem, i den nye undersøgelse brugte forskerne det samme elastiske materiale (polyurethanacrylat, eller PUA) som grundlag for både det triboelektriske lag og polymermatrixen for lederen. For at øge ledningsevnen, forskerne tilføjede også flydende metalpartikler og sølvflager til lederen. Når nanogeneratoren udsættes for ekstrem strækning, hydrogenbindingerne i PUA brydes reversibelt og omdannes for at understøtte den ønskede strækbarhed. På samme tid, de flydende metalpartikelskaller knækker og frigiver ledende flydende metal for at skabe en forbindelse mellem de adskilte sølvflager i PUA-matrixen, gør det muligt for enheden at opretholde en høj ledningsevne.

Forskerne viste også, at nanogeneratoren kan skæres fra hinanden i separate stykker, og alligevel næsten fuldstændig genvinde sin oprindelige ydeevne efter en helingsproces bestående af 24 timers opvarmning.

Nanogeneratoren er også den første, hvor alle komponenter blev printet ved hjælp af en 3D-printer. Tidligere, kun det triboelektriske lag er blevet 3D-printet, da de fleste elastomere materialer har begrænset strækbarhed, når de fremstilles med 3D-print.

Med sin høje strækbarhed og ledningsevne, samt den nemme fremstilling med 3D-print, nanogeneratoren har potentielle anvendelser som en energihøster til små bærbare selvdrevne elektronik, inklusive lysdioder og sensorer.

© 2019 Science X Network