莱斯大学的迈克·威廉姆斯 电子显微镜图像显示了莱斯大学制造的激光诱导石墨烯和聚酰亚胺复合物的横截面,该复合物用作摩擦电纳米发电机
这些装置能够将运动转化为能量,然后储存起来以备后用
学分:旅行团/莱斯大学 从运动中获取能量的可穿戴设备并不是一个新想法,但莱斯大学创造的一种材料可能会使它们更加实用
化学家詹姆斯·图尔的莱斯实验室已经将激光诱导石墨烯(LIG)应用到小型无金属发电设备中
就像在头发上摩擦气球一样,将LIG复合材料与其他表面接触会产生静电,可用于给设备供电
为此,感谢摩擦电效应,材料通过接触聚集电荷
当它们被放在一起,然后被拉开时,表面电荷积聚起来,可以被引导用于发电
在实验中,研究人员将一条折叠的LIG连接到一串发光二极管上,并发现敲击该条可以产生足够的能量使它们闪烁
触发器中嵌入了一块更大的LIG,让佩戴者每走一步都能产生能量,因为石墨烯复合材料与皮肤的反复接触会产生电流,为一个小电容器充电
图尔说:“这可能是一种给小型设备充电的方法,只需利用行走过程中脚跟撞击的多余能量,或者手臂相对躯干的摆动。”
莱斯大学博士后研究员迈克尔·斯坦福拿着一个触发器,后跟附有一个基于激光诱导石墨烯的摩擦电纳米发电机
用触发器走路会在发电机和穿戴者皮肤之间反复接触时产生电能
斯坦福将该设备连接起来,将能量储存在一个电容器上
学分:杰夫·菲特洛/莱斯大学 美国化学学会杂志ACS Nano详细介绍了这个项目
LIG是一种石墨烯泡沫,当化学物质用激光在聚合物或其他材料的表面加热时,只留下相互连接的二维碳薄片。
实验室首先在普通的聚酰亚胺上制造LIG,但是将这项技术扩展到植物、食物、处理过的纸和木材
实验室将聚酰亚胺、软木和其他材料制成LIG电极,以观察它们产生能量的能力,以及抵抗磨损的能力
他们从摩擦电系列两端的材料中获得了最好的结果,这量化了他们通过接触带电产生静电荷的能力
在折叠构型中,摩擦负聚酰亚胺的LIG喷涂有聚氨酯保护涂层,其也用作摩擦正材料
当电极放在一起时,电子从聚氨酯转移到聚酰亚胺上
随后的接触和分离驱动电荷,电荷可以通过外部电路储存,以重新平衡积累的静电荷
折叠LIG产生约1千伏,并在5000次弯曲循环后保持稳定
实验室视频显示,反复撞击折叠摩擦发电机产生的能量足以驱动一系列连接的发光二极管
该测试展示了基于激光诱导石墨烯的发电机如何用于为可穿戴传感器和人体运动电子设备供电
信用:旅行团 最好的配置,电极的聚酰亚胺-LIG复合材料和铝,产生的电压超过3
5千伏,峰值功率超过8毫瓦
“嵌入触发器中的纳米发电机能够存储0
这篇论文的主要作者、莱斯大学博士后研究员迈克尔·斯坦福说
“这种能量储存率足以为可穿戴传感器和人体运动电子设备提供动力
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