(PhysOrg.com) -- In onderzoek dat letterlijke betekenis geeft aan de term "power suit, " Universiteit van Californië, Berkeley, ingenieurs hebben energieverslindende nanovezels gemaakt die ooit in kleding en textiel zouden kunnen worden geweven.

Deze generatoren van nanoformaat hebben "piëzo-elektrische" eigenschappen waardoor ze de energie die door mechanische stress ontstaat, kunnen omzetten in elektriciteit. strekt zich uit en draait.

"Deze technologie zou uiteindelijk kunnen leiden tot draagbare 'slimme kleding' die draagbare elektronica kan aandrijven door middel van gewone lichaamsbewegingen, " zei Liwei Lin, UC Berkeley hoogleraar werktuigbouwkunde en hoofd van het internationale onderzoeksteam dat de fiber nanogeneratoren heeft ontwikkeld.

Omdat de nanovezels zijn gemaakt van organisch polyvinylideenfluoride, of PVDF, ze zijn flexibel en relatief eenvoudig en goedkoop te vervaardigen.

Hoewel ze de exacte berekeningen nog aan het uitwerken zijn, merkten de onderzoekers op dat krachtigere bewegingen, zoals het soort dat men zou creëren tijdens het dansen van de elektrische boogaloo, zou theoretisch meer vermogen moeten genereren. "En omdat de nanovezels zo klein zijn, we zouden ze rechtstreeks in kleding kunnen weven zonder waarneembare verandering in comfort voor de gebruiker, " zei Lin, die tevens mededirecteur is van het Berkeley Sensor and Actuator Center aan de UC Berkeley.

De vezel-nanogeneratoren worden beschreven in het nummer van deze maand: Nano-letters , een peer-reviewed tijdschrift gepubliceerd door de American Chemical Society.

Het doel om energie uit mechanische bewegingen te halen door draagbare nanogeneratoren is niet nieuw. Andere onderzoeksteams hebben eerder nanogeneratoren gemaakt van anorganische halfgeleidende materialen, zoals zinkoxide of bariumtitanaat. "Anorganische nanogeneratoren - in tegenstelling tot de organische nanogeneratoren die we hebben gemaakt - zijn brozer en moeilijker te kweken in aanzienlijke hoeveelheden, ' zei Lin.

De kleine nanogeneratoren hebben een diameter van slechts 500 nanometer, of ongeveer 100 keer dunner dan een mensenhaar en een tiende van de breedte van gewone doekvezels. De onderzoekers trokken herhaaldelijk aan de nanovezels en pasten ze aan, genereren van elektrische uitgangen variërend van 5 tot 30 millivolt en 0,5 tot 3 nanoampère.

Verder, de onderzoekers rapporteren geen merkbare degradatie na het uitrekken en loslaten van de nanovezels gedurende 100 minuten met een frequentie van 0,5 hertz (cycli per seconde).

Lin's team van UC Berkeley was de pionier van de near-field electrospinning-techniek die wordt gebruikt om de polymere nanogeneratoren op 50 micrometer afstand van elkaar in een rasterpatroon te creëren en te positioneren. De technologie zorgt voor meer controle over de plaatsing van de nanovezels op een oppervlak, waardoor onderzoekers de vezel-nanogeneratoren goed kunnen uitlijnen, zodat positieve en negatieve polen zich aan tegenovergestelde uiteinden bevinden, vergelijkbaar met de polen op een batterij.

Zonder deze controle legden de onderzoekers uit, de negatieve en positieve polen kunnen elkaar opheffen en de energie-efficiëntie verminderen.

De onderzoekers toonden energieconversie-efficiënties aan tot 21,8 procent, met een gemiddelde van 12,5 procent.

"Verrassend genoeg, de energie-efficiëntieclassificaties van de nanovezels zijn veel hoger dan de 0,5 tot 4 procent die wordt bereikt in typische stroomgeneratoren gemaakt van experimentele piëzo-elektrische PVDF-dunne films, en de 6,8 procent in nanogeneratoren gemaakt van fijne draden van zinkoxide, ", zei de hoofdauteur van de studie, Chieh Chang, die de experimenten uitvoerde terwijl hij afstudeerde in werktuigbouwkunde aan UC Berkeley.

"We denken dat de efficiëntie waarschijnlijk verder kan worden verhoogd, Lin zei. "Voor onze voorlopige resultaten, we zien een trend dat hoe kleiner de vezel die we hebben, hoe beter de energie-efficiëntie. We weten niet wat de limiet is."