洛杉矶加州大学梅根·斯蒂尔·霍兰 摩擦电纳米发电机可以检测佩戴者何时处于危险或残疾状态，因为它可以感知行走、跑步、跳跃和静止之间的区别
学分:加州大学洛杉矶分校和麦克马斯特大学 想象一下，有一种设备可以经受住最猛烈的火灾，这样当消防员无法工作时，它可以自动向其他人发出信号
加州大学洛杉矶分校的研究人员和另外两所大学的同事设计了第一个阻燃、自动灭火的运动传感器和发电机
该装置有四分之一大小，可以嵌入消防员、石油钻工或其他在极端温度或恶劣环境下工作的人穿的鞋子或衣服中
这项发表在《纳米能源》杂志上的研究是由加州大学洛杉矶分校的理查德·卡纳博士领导的
明基洪是加州大学洛杉矶分校材料创新讲座教授和加州纳米系统研究所成员
自供电传感器是一种摩擦电纳米发电机
当一种材料与另一种材料摩擦时，摩擦带电通过电子交换产生能量——在这种情况下，是指设备本身和穿戴者的衣服或皮肤，或者设备和地面
这种现象和你在地毯上蹭脚后碰到门把手时产生电击的现象是一样的
这种设备被科学家称为FRTENG(阻燃摩擦电纳米发电机)，可以检测佩戴者何时处于危险或残疾状态，因为它可以感知行走、跑步、跳跃和静止之间的差异
“不同的运动产生不同电压和电流的电信号，”加州大学洛杉矶分校的助理研究员、该研究的合著者马希尔·卡迪说
“这些不同的电流使我们能够识别某人是否在移动以及如何移动——因此，例如，该设备可以集成到消防员的鞋子中，并在紧急情况下无线发送帮助信号
" 这种新装置由碳气凝胶制成，重量极轻，在高温下也很稳定，非常适合极端条件
学分:加州大学洛杉矶分校和麦克马斯特大学 摩擦电纳米发电机已经存在，但由于它们使用易燃塑料和纺织品等材料，目前的模型无法承受火灾或极端温度，卡内尔说，他也是化学和生物化学以及材料科学和工程的杰出教授
为了克服这个障碍，新设备由研究人员发明的碳气凝胶制成
气凝胶非常轻——95%的体积是空气——并且在高温下稳定，这使得它非常适合用于阻燃设备
“碳气凝胶导电效率高，并且含有环保材料，”埃尔-卡迪说
“因为气凝胶非常轻，佩戴者甚至感觉不到它
" 为了形成气凝胶，研究人员将两种化学物质——甲醛和间苯二酚——与只有几纳米厚的聚丙烯腈纤维和氧化石墨烯片混合——一纳米相当于十亿分之一米，约为人类头发宽度的1/75000——以形成凝胶
纳米纤维和纳米片为超轻质材料提供支撑
然后他们干燥凝胶以去除液体成分，并在一个充满氢气的小室中加热，留下一种耐用但重量轻的碳气凝胶纳米复合材料
该研究的第一作者、麦克马斯特大学的访问学者阿卜杜勒萨拉姆·艾哈迈德说:“利用摩擦带电，碳气凝胶起到了运动传感器和发电机的作用。”
“与依靠电池供电的传统传感器不同，这种新设备可以无限期运行，不需要任何电源
" 为了测试该设备的耐火性，科学家将它暴露在丁烷火焰中90秒
他们发现它不仅不会传播火焰，而且是自动灭火的
而且，即使在200摄氏度的温度下，该装置的结构仍保持不变，其电输出也保持稳定
Kaner说，在这个温度下，大多数传统的摩擦电装置会失去性能，甚至着火
埃尔-卡迪说，这种新设备在太空任务中也很有用——例如，跟踪宇航员的生命体征或产生应急电力
在太空飞行中，极端的温度通常会阻止其他电子设备的使用
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