저주파 진동을 전압으로 변환하는 겔 일렉트렛 기반 전력 생성 기기 연구 발표

SeoulNIMS, 홋카이도 대학, 그리고 메이지 약과대학의 연구팀이 대전량을 유지할 수 있는 새로운 젤을 개발했습니다. 이 젤을 유연한 전극과 결합하여 센서를 만들었는데, 이 센서는 인간의 움직임과 같은 저주파 진동을 감지하고 이를 전압 신호로 변환할 수 있습니다.

이 새로운 센서는 착용 가능한 건강 기기에 사용될 수 있습니다. 전력을 생성하는 부드럽고 가벼운 소재에 대한 관심이 커지고 있습니다. 이러한 소재는 헬스케어와 로봇 분야의 유연한 전자제품에 중요합니다. 일렉트렛 소재는 안정적인 전하를 유지하며 외부 전원 없이 기기를 작동시킬 수 있습니다.

NIMS 팀은 안정적이고 상온에서 작동하며 염료 분자와 유연한 가지 구조를 포함하는 액체를 개발했습니다. 이 액체는 전기를 잘 저장하고, 도포나 침지로 쉽게 다른 재료에 적용할 수 있으며, 모양을 쉽게 변형할 수 있습니다.

이 액체들을 전극과 함께 사용하여 유연한 기기를 만드는 것은 도전적입니다. 이러한 액체들은 제자리에 유지하고 밀봉하는 것이 어려워 누수가 발생할 수 있습니다. 또한, 전력 생산을 향상시키기 위해 전하를 저장하는 능력을 강화하는 것이 중요합니다.

팀은 최근 알킬-π 액체에 소량의 겔 형성 물질을 첨가하여 알킬-π 겔을 만들었다. 이 겔은 액체보다 훨씬 탄성이 뛰어나고, 고정 및 밀봉이 쉬운 특징이 있다. 겔을 충전하여 겔일렉트렛으로 만들었을 때, 액체보다 24% 더 많은 전하를 유지하였다. 이러한 충전 유지 능력 향상은 겔이 전하를 더 효율적으로 붙잡아 두기 때문이다.

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어제 · 오후 10:13

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이 연구는 여러 가지 중요한 발견을 조명하고 있습니다.

• 알킬-π 젤은 알킬-π 액체보다 더 탄력적이며 작업하기 쉽습니다.
• 젤-일렉트렛은 알킬-π 액체보다 24% 더 많은 전하를 보유합니다.
• 새로운 센서는 17 Hz만큼 낮은 진동도 감지합니다.
• 이 센서는 액체 기반 센서보다 83% 더 많은 전압을 생성합니다.

연구팀은 전극과 결합한 젤을 사용하여 진동을 감지할 수 있는 센서를 개발했습니다. 이 센서는 17 Hz와 같은 낮은 진동도 감지할 수 있으며, 이를 600 mV의 전기 신호로 변환합니다. 이 신호는 특정 액체를 사용하는 다른 유형의 센서보다 83% 더 강력합니다.

이 팀은 착용 가능한 센서를 개발하여 작은 진동과 다양한 스트레스를 감지함으로써 이 기술을 개선하려고 계획하고 있습니다. 또한, 사용되는 재료의 충전 저장 용량과 수명을 늘리고, 그들이 사용하는 젤의 강도를 강화하는 작업도 진행할 것입니다.

이 젤은 재활용되어 진동 센서의 재료로 다시 사용할 수 있습니다. 이는 환경에 이롭고 지속 가능한 경제를 촉진하는 데 도움이 됩니다. 이러한 연구의 발전은 웨어러블 기술 및 기타 소프트 전자 장치에 대한 새로운 활용 가능성을 열어줄 수 있습니다.