研究人員創(chuàng)造了 種新的摩擦發(fā)電機(jī)，可以通過從運(yùn)動(dòng)中獲取能量來為可穿戴技術(shù)提供動(dòng)力。
研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多新的方法，用于創(chuàng)建從運(yùn)動(dòng)中獲取能量的設(shè)備，用于開發(fā)不需要電池的可穿戴設(shè)備。這是 個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)榈?波可穿戴技術(shù)已被用于健身設(shè)備和智能服裝，人們可以穿著它來監(jiān)控他們的活動(dòng)。
為了使設(shè)計(jì)這樣的技術(shù)變得更容易，賴斯大學(xué)的 個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了 種新設(shè)備，它利用了所謂的摩擦電效應(yīng)，即引起靜電的效應(yīng)。當(dāng)兩種材料摩擦在 起然后再次拉開時(shí)，摩擦電效應(yīng)產(chǎn)生電荷。
無金屬納米發(fā)電機(jī)
正是這種現(xiàn)象，化學(xué) 詹姆斯·萊恩的萊斯實(shí)驗(yàn)室的 個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)習(xí)慣用激光誘導(dǎo)的石墨烯（LIG）制造出 種無金屬的納米發(fā)電機(jī)。石墨烯是化學(xué) 眾所周知的二維（2D）納米材料，具有高導(dǎo)電性。他說，雖然該設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生很大的功率，但它可以讓小型可穿戴設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。
“這可能是 種通過在行走過程中使用腳跟撞擊的多余能量或者在軀干上擺動(dòng)手臂動(dòng)作來為小型裝置充電的方法，”Tour說。
為了制造這種裝置，研究人員 必須制造LIG，這是 種石墨烯泡沫，當(dāng)化學(xué)物質(zhì)在聚合物或其他材料表面被激光加熱時(shí)產(chǎn)生。該過程僅留下相互連接的2D碳薄片。
研究人員表示，Tour和他的團(tuán)隊(duì) 使用 種名為聚酰亞胺的材料制造LIG，還使用其他天然和常見材料（如植物，食品，處理過的紙和木材）來制造LIG電 。然后，他們測試了由聚酰亞胺，軟木和其他材料制成的LIG電 ，看看它們能夠產(chǎn)生能量和耐用性的程度，Tour說。
在實(shí)驗(yàn)中，研究人員將折疊的LIG條帶連接到 串發(fā)光二 管上，發(fā)現(xiàn)敲擊條帶產(chǎn)生的能量足以使它們閃爍。
觸發(fā)器中的發(fā)生器
他們還在 個(gè)觸發(fā)器中嵌入了 塊更大的LIG，這使得佩戴者可以通過每 步產(chǎn)生能量，因?yàn)槭?fù)合材料與皮膚反復(fù)接觸會(huì)產(chǎn)生電流，為 個(gè)小電容器充電，賴斯博士后研究員Michael Stanford說。
“嵌入觸發(fā)器內(nèi)的納米發(fā)電機(jī)能夠在行走1公里后在電容器上存儲(chǔ)0.22毫焦耳的電能，”賴斯博士后研究員邁克爾斯坦福說，該報(bào)的第 作者。“這種儲(chǔ)能率足以為可穿戴傳感器和電子設(shè)備提供動(dòng)力。”研究人員在ACS Nano期刊上發(fā)表了 篇關(guān)于他們工作的論文。
該團(tuán)隊(duì)測試各種配置以獲取和評(píng)估結(jié)果。在折疊配置中，他們使用聚氨酯保護(hù)涂層從摩擦負(fù)型聚酰亞胺噴涂LIG，聚氨酯保護(hù)涂層也用作摩擦陽 材料。在這種設(shè)置中，當(dāng)電 聚集在 起時(shí)，電子從聚氨酯轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺。
研究人員說，后續(xù)接觸和分離驅(qū)動(dòng)的電荷也可以通過外部電路存儲(chǔ)，以重新平衡累積的靜電荷。據(jù)報(bào)道，折疊LIG產(chǎn)生約1千伏的電力，并在5,000次彎曲循環(huán)后保持穩(wěn)定。
研究人員說，團(tuán)隊(duì)提出的 佳配置是聚酰亞胺-LIG復(fù)合材料和鋁電 。這產(chǎn)生的電壓高于3.5千伏，峰值功率超過8毫瓦。
Elizabeth Montalbano是 位自由撰稿人，撰寫了20多年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市作為專業(yè)記者生活和工作。在空閑時(shí)間，她喜歡沖浪，旅游，音樂，瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的 個(gè)村莊。
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