Nowe badanie: Urządzenie z żelowym elektretem do przetwarzania wibracji na energię dla sensorów noszalnych.

WarsawZespół badaczy z NIMS, Uniwersytetu Hokkaido i Uniwersytetu Farmaceutycznego Meiji opracował nowy żel mogący przechowywać duży ładunek statyczny. Wykorzystali ten żel w połączeniu z elastycznymi elektrodami do stworzenia czujnika. Czujnik ten potrafi wykrywać wibracje o niskiej częstotliwości, takie jak te wywołane ruchem człowieka, i przekształcać je na sygnały napięciowe.

Ten nowy czujnik można zastosować w noszonych urządzeniach zdrowotnych. Coraz większe zainteresowanie wzbudzają miękkie, lekkie materiały generujące energię. Materiały te są kluczowe dla miękkiej elektroniki wykorzystywanej w opiece zdrowotnej i robotyce. Materiały elektretowe, posiadające stały ładunek elektryczny, mogą zasilać urządzenia bez potrzeby zewnętrznych źródeł energii.

Zespół NIMS stworzył płyn, który jest stabilny, działa w temperaturze pokojowej i zawiera strukturę z cząsteczkami barwników oraz elastycznymi gałęziami. Ten płyn dobrze przechowuje ładunek elektryczny, można go łatwo nanosić na inne materiały przez malowanie lub namaczanie, a także jest łatwy do formowania.

Wykorzystanie tych cieczy z elektrodami do tworzenia elastycznych urządzeń jest trudne. Trudno je utrzymać na miejscu i uszczelnić, co może prowadzić do wycieków. Ponadto, ważne jest zwiększenie ich zdolności do przechowywania ładunku elektrycznego w celu poprawy efektywności generowania energii.

Zespół niedawno stworzył żel alkil-π poprzez dodanie niewielkiej ilości substancji żelującej do cieczy alkil-π. Ten żel jest znacznie bardziej elastyczny niż ciecz i łatwo go naprawić oraz uszczelnić. Po naładowaniu żelu, aby stał się żeloelektretą, zatrzymał on o 24% więcej ładunku w porównaniu do cieczy. Lepsze zatrzymywanie ładunku wynika z bardziej efektywnego utrzymywania ładunków przez żel.

Zobacz również:

Dzisiaj · 03:13

Nowe wyzwania biomateriałów: biznes na pajęczynie

Badania podkreślają szereg istotnych odkryć.

• Żel alkil-π jest bardziej elastyczny i łatwiejszy w obsłudze niż ciecz alkil-π.
• Żel-elektret utrzymuje 24% więcej ładunku niż ciecz alkil-π.
• Nowy czujnik wykrywa drgania o częstotliwości nawet 17 Hz.
• Czujnik generuje o 83% więcej napięcia niż czujnik oparty na cieczy.

Zespół stworzył czujnik, który może wyczuwać wibracje, łącząc żel z elektrodami. Ten czujnik jest w stanie wykrywać wibracje tak niskie jak 17 Hz, przekształcając je w sygnał elektryczny o wartości 600 mV. Ten sygnał jest o 83% silniejszy niż sygnał pochodzący z innego typu czujnika, który wykorzystuje specjalny płyn.

Zespół zamierza udoskonalić tę technologię poprzez opracowanie sensorów, które można nosić i które są zdolne do wykrywania drobnych wibracji oraz różnych rodzajów naprężeń. Będą także pracować nad zwiększeniem pojemności magazynowania ładunku i trwałości materiałów używanych w produkcji, a także nad wzmocnieniem stosowanego żelu.

Ten żel można ponownie przetwarzać i używać jako materiał do czujników wibracji. Dzięki temu stanowi on ekologiczny wybór i wspiera rozwój gospodarki zrównoważonej. Postępy w tych badaniach mogą prowadzić do nowych zastosowań w technologii noszonej i innych miękkich urządzeniach elektronicznych.