Een nieuw type ultra-efficiënte, nanodun materiaal kan zelfaangedreven elektronica vooruithelpen, draagbare technologieën en leveren zelfs pacemakers die worden aangedreven door hartslagen.

Het flexibele en bedrukbare piëzo-elektrische materiaal, die mechanische druk kan omzetten in elektrische energie, is ontwikkeld door een Australisch onderzoeksteam onder leiding van RMIT University.

Het is 100, 000 keer dunner dan een mensenhaar en 800% efficiënter dan andere piëzo-elektrische apparaten op basis van vergelijkbare niet-giftige materialen.

belangrijk, onderzoekers zeggen dat het gemakkelijk kan worden gefabriceerd door middel van een kosten-effectieve en commercieel schaalbaar methode, vloeibare metalen gebruiken.

Hoofdonderzoeker Dr. Nasir Mahmood zei dat het materiaal, gedetailleerd in een nieuwe Materialen vandaag studie, was een grote stap in de richting van het realiseren van het volledige potentieel van bewegingsgestuurde, apparaten voor het oogsten van energie.

"Tot nu, de best presterende nanodunne piëzo-elektrische materialen zijn gebaseerd op lood, een giftig materiaal dat niet geschikt is voor biomedisch gebruik, " Mahmoed, een Vice-Chancellor's Research Fellow bij RMIT, zei.

"Ons nieuwe materiaal is gebaseerd op niet-giftig zinkoxide, die ook lichtgewicht en compatibel is met silicium, waardoor het eenvoudig te integreren is in de huidige elektronica.

"Het is zo efficiënt dat alles wat je nodig hebt een enkele laag van 1,1 nanometer van ons materiaal is om alle energie te produceren die nodig is voor een volledig zelfvoorzienend nanoapparaat."

De potentiële biomedische toepassingen van het materiaal omvatten interne biosensoren en zelfaandrijvende biotechnologieën, zoals apparaten die bloeddruk omzetten in een stroombron voor pacemakers.

De nanodunne piëzo-elektriciteit zou ook kunnen worden gebruikt bij de ontwikkeling van slimme oscillatiesensoren om fouten in infrastructuur zoals gebouwen en bruggen te detecteren, vooral in aardbevingsgevoelige gebieden.

Voorbeelden van energie oogsten technologieën die door de integratie van het nieuwe materiaal kon worden afgeleverd omvatten slimme loopschoenen voor het opladen van mobiele telefoons en smart voetpaden die harnas energie van voetstappen.

Flexibele nanogenerator:hoe het materiaal wordt gemaakt

Het nieuwe materiaal wordt geproduceerd met behulp van een vloeibare metaalprintmethode, pionierde bij RMIT.

Zinkoxide wordt eerst verhit totdat het vloeibaar wordt. Dit vloeibare metaal, eenmaal blootgesteld aan zuurstof, vormt een nanodun laagje bovenop - zoals de huid op verwarmde melk wanneer deze afkoelt.

Het metaal wordt vervolgens over een oppervlak gerold, om nanodunne vellen van de 'huid' van zinkoxide af te drukken.

De innovatieve techniek kan snel grootschalige vellen van het materiaal produceren en is compatibel met elk productieproces, inclusief roll-to-roll (R2R) verwerking.

De onderzoekers nu bezig met ultrasone detectoren voor gebruik bij verdediging bewakingsinfrastructuur, evenals het onderzoeken van de ontwikkeling van nanogeneratoren voor het oogsten van mechanische energie.

"We willen graag commerciële samenwerkingsmogelijkheden verkennen en samenwerken met relevante industrieën om toekomstige energieopwekkende nanodevices op de markt te brengen, ' zei Mahmoed.