Nieuwe studie: Creatie van een energie-opwekkend apparaat met gel-elektret voor gezondheidsmonitoring

AmsterdamEen team van onderzoekers van NIMS, Hokkaido Universiteit en de Meiji Farmaceutische Universiteit heeft een nieuwe gel ontwikkeld die een grote statische lading kan vasthouden. Ze hebben deze gel gebruikt met flexibele elektroden om een sensor te maken. Deze sensor kan laagfrequente vibraties, zoals die veroorzaakt door menselijke beweging, detecteren en omzetten in spanningssignalen.

Deze nieuwe sensor kan worden gebruikt in draagbare gezondheidsapparaten. Er is een groeiende interesse in zachte, lichte materialen die energie opwekken. Deze materialen zijn belangrijk voor zachte elektronica in de gezondheidszorg en robots. Electretmaterialen, die een stabiele elektrische lading vasthouden, kunnen apparaten van stroom voorzien zonder externe energiebronnen.

Het NIMS-team heeft een vloeistof ontwikkeld die stabiel is, werkt bij kamertemperatuur en een structuur bevat met kleurstofmoleculen en flexibele takken. Deze vloeistof houdt elektrische lading goed vast, kan eenvoudig op andere materialen worden aangebracht door te schilderen of te weken en is gemakkelijk te vormen.

Het gebruik van deze vloeistoffen met elektroden om flexibele apparaten te maken is een uitdaging. Ze zijn moeilijk op hun plaats te houden en te verzegelen, wat kan leiden tot lekkages. Daarnaast is het belangrijk om hun vermogen om een elektrische lading vast te houden te verbeteren voor een betere energieopwekking.

Het team heeft onlangs een alkyl-π-gel gemaakt door een kleine hoeveelheid van een gelvormende stof toe te voegen aan een alkyl-π-vloeistof. Deze gel is veel elastischer dan de vloeistof, en het is makkelijk om hem te repareren en af te dichten. Toen ze de gel oplaadden om een gel-elektret te maken, behield het 24% meer lading dan de vloeistof. Deze betere ladingretentie komt doordat de gel de ladingen effectiever vasthoudt.

Lees ook:

Vandaag · 07:03

Uruguays paarse schatten: geodevorming ontrafeld met nieuwe inzichten

Het onderzoek benadrukt verschillende belangrijke bevindingen.

• Alkyl-π gel is elastischer en makkelijker te hanteren dan de alkyl-π vloeistof.
• Het gel-electret houdt 24% meer lading vast dan de alkyl-π vloeistof.
• De nieuwe sensor detecteert trillingen vanaf 17 Hz.
• De sensor genereert 83% meer spanning dan de vloeistof-gebaseerde sensor.

Het team gebruikte een gel in combinatie met elektroden om een sensor te maken die trillingen kan voelen. Deze sensor kan trillingen waarnemen tot wel 17 Hz en zet ze om in een elektrisch signaal van 600 mV. Dit elektrische signaal is 83% sterker dan dat van een ander type sensor die een speciale vloeistof gebruikt.

Het team is van plan om deze technologie te verbeteren door sensoren te ontwikkelen die gedragen kunnen worden en in staat zijn om kleine trillingen en verschillende soorten stress te detecteren. Ze zullen ook werken aan het vergroten van de opslagcapaciteit en de levensduur van de gebruikte materialen, evenals het versterken van de gel die ze gebruiken.

Deze gel kan gerecycled en hergebruikt worden als materiaal voor trillingssensoren. Dit maakt het een milieuvriendelijke keuze en draagt bij aan een duurzame economie. De vooruitgang in dit onderzoek zou kunnen leiden tot nieuwe toepassingen voor draagbare technologie en andere zachte elektronische apparaten.