生地は耐洗濯性の摩擦発電機になりました

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生地は耐洗濯性の摩擦発電機になりました
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Anonim
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中国と米国の研究者は、バッテリーを必要とせずにタッチとジェスチャを登録できるトリオエレクトリックジェネレーターを内蔵した電子ティッシュを開発しました。さらに、このような生地は破壊することなく洗うことができ、空気を通過させることもできるため、スマートな衣服に使用することができます、と開発者はACSNanoマガジンに語っています。

統合された電子機器でスマートな服を作るために、従来の電子機器で使用されているものと同じ材料やデザインを使用することはできません。衣類の電子部品のほとんどは、柔軟性があり、一定の機械的ストレスに耐える必要があります。また、この電子機器は動きを妨げたり、空気を通過させたり、できれば洗濯に耐えたりしてはなりません。さらに、大きなバッテリーで衣服を着用するのは不便であるため、研究者は、摩擦エネルギーを電気エネルギーに変換するフレキシブルソーラーパネルや摩擦発電機など、ウェアラブル電子機器の代替電源オプションを作成しています。これらすべての分野で深刻な進展がありますが、通常、それらは必要な特性の一部しかなく、実際の用途には適していないため、科学者は適切な材料と構造を探し続けています。

中国科学大学とジョージア工科大学のZhongLin Wangが率いる研究者は、いくつかの望ましい特性を組み合わせた電子ファブリックを作成しました。それは3つの層で構成されています:シルクとナイロンの生地、そしてそれらの間にカーボンナノチューブとポリウレタンで作られた電極の層。ポリウレタンのアミノ基とカルボニル基の間に水素結合が形成されます。これらは最も一般的な布地に見られ、層を一緒に保持することができます。

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摩擦発電機の運転図

一緒に、これらの層は、単一​​電極モードで動作する摩擦発電機を形成します。その中のシルクは1つの摩擦層として機能し、人間の手が2番目の層としてそれに触れます。数回触れると、反対の電荷が両方の層に蓄積します。手がジェネレーターに近づいたり離れたりすると、手とシルク層の間の電位差を補償するために、電子がナノチューブ層に出入りします。したがって、手が発電機の近くに移動すると、発電機に電流が発生します。

発電機のテストでは、電気的特性にほとんど変化がなく、2000回の折り畳みと数時間の水への浸漬に耐えることができることが示されています。さらに、研究者たちは興味深い特徴を発見しました。発電機によって生成された電圧の圧力依存性のグラフには、次の3つの線形セクションがあります。

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電圧対圧力

開発者は、ジェネレーターを使用してデバイスを制御することも提案しました。その上で、領域を選択できます-ボタンを押すと、記録してコンピューターに送信できます。または、ジェネレーターでの指のジェスチャーがさまざまな信号につながるように電極を配置します。これは、さまざまなアクションに関連付けることもできます。一例として、研究者たちは、家電製品の動作を制御するために使用できる発電機を備えたブレスレットを作成しました。

最近、中国の科学者の別のグループが、比較的高出力の摩擦電気発電機の作成に大きな成功を収めました。彼らは、ストレッチやその他の動きから48個のLEDに電力を供給することができる1.5平方センチメートルのプロトタイプを作成することができました。これを行うために、彼らは大きな表面積を持つ高度にしわくちゃの金の膜から電極を形成する方法を使用しました。

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