Nanotynd piezoelektrik fremmer selvdrevet elektronik

En ny type ultraeffektiv, nanotyndt materiale kunne fremme selvdrevet elektronik, bærbare teknologier og endda levere pacemakere drevet af hjerteslag.

Det fleksible og printbare piezoelektriske materiale, som kan omdanne mekanisk tryk til elektrisk energi, er udviklet af et australsk forskerhold ledet af RMIT University.

Det er 100, 000 gange tyndere end et menneskehår og 800 % mere effektivt end andre piezoelektriske materialer baseret på lignende ikke-giftige materialer.

Vigtigt, forskere siger, at det nemt kan fremstilles gennem en omkostningseffektiv og kommercielt skalerbar metode, ved hjælp af flydende metaller.

Ledende forsker Dr. Nasir Mahmood sagde, at materialet, detaljeret i en ny Materialer i dag undersøgelse, var et stort skridt hen imod at realisere det fulde potentiale af bevægelsesdrevet, energihøstende anordninger.

"Indtil nu, den bedst ydende nano-tynde piezoelektrik har været baseret på bly, et giftigt materiale, der ikke er egnet til biomedicinsk brug, " Mahmood, en vicekanslers forskningsstipendiat ved RMIT, sagde.

"Vores nye materiale er baseret på ikke-giftig zinkoxid, som også er let og kompatibel med silicium, gør det nemt at integrere i den nuværende elektronik.

"Det er så effektivt, at alt hvad du behøver er et enkelt 1,1 nanometer lag af vores materiale til at producere al den energi, der kræves til en fuldt selvforsynende nanoenhed."

Materialets potentielle biomedicinske anvendelser omfatter interne biosensorer og selvforsynende bioteknologier, såsom enheder, der omdanner blodtrykket til en strømkilde til pacemakere.

Den nanotynde piezoelektrik kunne også bruges i udviklingen af ​​smarte oscillationssensorer til at detektere fejl i infrastruktur som bygninger og broer, især i jordskælvsudsatte områder.

Eksempler på energihøstende teknologier, der kunne leveres ved at integrere det nye materiale, omfatter smarte løbesko til opladning af mobiltelefoner og smarte gangstier, der udnytter energi fra fodspor.

Fleksibel nanogenerator:hvordan materialet er lavet

Det nye materiale er produceret ved hjælp af en flydende metaludskrivningsmetode, pioner på RMIT.

Zinkoxid opvarmes først, indtil det bliver flydende. Dette flydende metal, en gang udsat for ilt, danner et nanotyndt lag ovenpå - som huden på opvarmet mælk, når den afkøles.

Metallet rulles derefter hen over en overflade, at udskrive nanotynde ark af zinkoxidet 'hud'.

Den innovative teknik kan hurtigt producere ark af materialet i stor skala og er kompatibel med enhver fremstillingsproces, inklusive roll-to-roll (R2R) behandling.

Forskerne arbejder nu på ultralydsdetektorer til brug i forsvars- og infrastrukturovervågning, samt at undersøge udviklingen af ​​nanogeneratorer til høst af mekanisk energi.

"Vi er ivrige efter at udforske kommercielle samarbejdsmuligheder og arbejde med relevante industrier for at bringe fremtidige strømgenererende nanoenheder på markedet, " sagde Mahmood.