Supermicro, sensoren en apparaten met laag vermogen die op elk moment signalen en informatie kunnen verzenden en ontvangen, overal zal een integraal onderdeel worden van het leven van mensen in een hyperverbonden wereld die wordt aangedreven door het internet der dingen (IoT). Een belangrijk punt is het continu leveren van elektriciteit aan de talloze elektronische apparaten die op het systeem zijn aangesloten. Dit komt omdat het moeilijk is om de grootte en het gewicht van de batterij te verminderen met de conventionele manier van opladen en vervangen.

Een mogelijke oplossing voor dit probleem is de inzet van tribo-elektrische generatoren. Deze wekken op semi-permanente wijze energie op door tribo-elektriciteit te induceren uit contact tussen verschillende materialen, net zoals statische elektriciteit wordt geproduceerd.

Een team van onderzoekers van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) onder leiding van Dr. Seoung-Ki Lee heeft een aanraaksensor ontwikkeld die de tribo-elektrificatie-efficiëntie met meer dan 40% verbetert via kreukel-gestructureerd molybdeendisulfide. Deze doorbraak is het resultaat van een samenwerking met Chang-Kyu Jeong, hoogleraar geavanceerde materiaalkunde aan de JeonBuk National University.

Algemene tribo-elektrische generatoren konden niet worden gebruikt voor draagbare elektronische apparaten, omdat ze buitensporig groot en zwaar zouden moeten zijn om hun capaciteit te vergroten om voldoende elektriciteit op te wekken. Er zijn momenteel studies aan de gang waarbij een tweedimensionaal halfgeleidermateriaal wordt toegepast dat atomair dun is en uitstekende fysieke eigenschappen heeft als een actieve laag bij het genereren van tribo-elektriciteit.

De intensiteit van de opgewekte tribo-elektriciteit varieert afhankelijk van het type van twee materialen dat in contact komt. In eerdere studies met tweedimensionale materialen, de overdracht van elektrische ladingen met het isolatiemateriaal verliep niet soepel, het aanzienlijk verlagen van de output van energie geproduceerd door tribo-elektriciteit.

In de huidige studie, het gezamenlijke onderzoeksteam paste de eigenschappen van molybdeendisulfide (MoS ₂ ), een tweedimensionale halfgeleider, en veranderde de structuur om de efficiëntie van de opwekking van tribo-elektriciteit te vergroten. Het materiaal is verkreukeld tijdens een sterk warmtebehandelingsproces dat wordt toegepast in een halfgeleiderproductieproces, wat resulteerde in een materiaal met rimpels waarop interne spanning is uitgeoefend. Deze rimpels vergroten het contactoppervlak per oppervlakte-eenheid, en het resulterende oppervlak verfrommeld MoS ₂ apparaat kan ongeveer 40% meer stroom genereren dan een platte tegenhanger. Aanvullend, de tribo-elektriciteitsoutput werd zelfs na 10 op een constant niveau gehouden in een cyclisch experiment, 000 herhalingen.

Door het verfrommelde tweedimensionale materiaal aan te brengen op een aanraaksensor zoals die wordt gebruikt in touchpads of touchscreen-displays, het gezamenlijke onderzoeksteam bedacht een lichtgewicht en flexibele zelfaangedreven aanraaksensor die zonder batterij kan worden bediend. Dit type aanraaksensor met een hoge energieopwekkingsefficiëntie is gevoelig voor stimulatie en kan aanraaksignalen herkennen, zelfs bij een laag krachtniveau, zonder enige elektrische stroom.

Dr. Seoung-Ki Lee van KIST zei:"Het beheersen van de interne spanning van het halfgeleidermateriaal is een nuttige techniek in de halfgeleiderindustrie, maar dit was de eerste keer dat een materiaalsynthesetechniek werd geïmplementeerd waarbij een tweedimensionaal halfgeleidermateriaal wordt gesynthetiseerd en tegelijkertijd interne spanning wordt uitgeoefend... polymeer, en het zal dienen als een katalysator voor de ontwikkeling van functionele materialen van de volgende generatie op basis van tweedimensionale stoffen."