Door uit te rekken als een elastiekje tot meer dan 25 keer de oorspronkelijke lengte, een nieuwe nanogenerator heeft een nieuw rekbaarheidsrecord gevestigd. De rekbaarheid van 2500% van de tribo-elektrische nanogenerator vertegenwoordigt een aanzienlijke toename ten opzichte van de eerdere beste waarden van ongeveer 1000%. In aanvulling, het apparaat is de eerste tribo-elektrische nanogenerator die volledig is gefabriceerd met 3D-printen.

De onderzoekers, waaronder Kaushik Parida, Gurunathan Thangavel, en Pooi See Lee aan de Nanyang Technology University en de Singapore-HUJ Alliance for Research and Enterprise (SHARE), hebben hun resultaten gepubliceerd over de zeer rekbare, volledig 3D-geprinte tribo-elektrische nanogenerator in een recent nummer van Natuurcommunicatie .

Tribo-elektrische nanogeneratoren (TENG's) oogsten energie uit mechanische bewegingen in de omgeving, zoals vingertikken, en hebben potentiële toepassingen als draagbare elektronische apparaten. Het rekbaar maken van TENG's is moeilijk omdat de twee hoofdlagen - de tribo-elektrische laag en de geleider - meestal verschillende elastische eigenschappen hebben, dus ze hebben de neiging om uit elkaar te vallen na herhaaldelijk uitrekken.

Om dit probleem aan te pakken, in de nieuwe studie gebruikten de onderzoekers hetzelfde elastische materiaal (polyurethaanacrylaat, of PUA) als basis voor zowel de tribo-elektrische laag als de polymeermatrix voor de geleider. Om de geleidbaarheid te vergroten, de onderzoekers voegden ook vloeibare metaaldeeltjes en zilvervlokken toe aan de geleider. Wanneer de nanogenerator extreem wordt uitgerekt, de waterstofbruggen in de PUA breken omkeerbaar en hervormen om de gewenste rekbaarheid te ondersteunen. Tegelijkertijd, de omhulsels van vloeibare metaaldeeltjes breken en geven geleidend vloeibaar metaal vrij om een ​​verbinding te maken tussen de gescheiden zilvervlokken in de PUA-matrix, waardoor het apparaat een hoge geleidbaarheid behoudt.

De onderzoekers toonden ook aan dat de nanogenerator in afzonderlijke stukken kan worden gesneden, en toch bijna volledig zijn oorspronkelijke prestaties terugkrijgen na een genezingsproces bestaande uit 24 uur verwarmen.

De nanogenerator is ook de eerste waarin alle componenten met een 3D-printer zijn geprint. Eerder, alleen de tribo-elektrische laag is 3D-geprint, aangezien de meeste elastomere materialen een beperkte rekbaarheid hebben wanneer ze worden vervaardigd met 3D-printen.

Met zijn hoge rekbaarheid en geleidbaarheid, evenals het gemak van fabricage met 3D-printen, de nanogenerator heeft potentiële toepassingen als energieoogster voor kleine draagbare, zelfaangedreven elektronica, inclusief LED's en sensoren.

© 2019 Wetenschap X Netwerk