物理科技生物学-PHYICA

使用可拉伸碳纳米管薄膜的身体运动驱动半夜3点多醒怎么回事的可穿戴设备

纳米技术 2022-03-09 23:58:07

名古屋大学 作为概念验证,名古屋大学团队展示了新型摩擦电纳米发电机(TENG)的实用性,将它应用于制造自供电的光无线通信片,以及将蓝色发光二极管嵌入TENG并使用碳纳米管薄膜布线的手套

这里,当拍手时,蓝色的发光二极管点亮

由于形成导线和一个电极的可拉伸且柔性的纳米管薄膜,手套可以在不损害其功能的情况下脱下和戴上

无线通信板(未示出)根据它们被触摸的方式发送不同的光信号——轻敲或轻扫

学分:名古屋大学 名古屋大学的研究人员利用碳纳米管薄膜作为纳米发电机的电极之一,实现了一种透明的、可拉伸的摩擦电纳米发电机,其面积可达12厘米×12厘米,功率输出为每平方米8瓦

碳纳米管薄膜是使用简单的成本效益和可扩展的喷涂方法形成的,作为概念验证,应用于自供电光学无线通信片和手套,也为蓝色发光二极管供电

这项工作发表在《纳米能源》杂志上

可穿戴设备,如智能手表和活动跟踪器,有许多有用的功能,包括信息显示和生物信息传感

全世界已经有超过5亿台设备被广泛应用于体育、医疗保健和人类物联网等领域——当5G电信革命全面展开时,这一数字将会大幅增加

目前,几乎所有这类设备都由可充电电池供电,这种电池体积相对较大,需要相当长的时间来充电

此外,常用的锂离子电池也面临环境问题

如果可穿戴设备的电源根本不是电池,而是一种跟随身体运动的可拉伸材料,并且为了用户舒适而小巧轻便,会怎么样?将少量环境能量转换成电能的能量收集技术可以为可穿戴设备供电提供电池的替代方案

可以理解的是,可拉伸电子设备最近吸引了大量的研究和商业关注

可穿戴式能量采集器不仅必须灵活,还必须可拉伸,以便跟随身体的三维身体运动

此外,它们必须提供足够的电力来驱动各种电子设备

然而,目前收割机的输出功率不足以使可拉伸摩擦发电实用化

名古屋大学的一个研究小组已经克服了拉伸性和低输出功率的问题

作为第一作者,名古屋大学可持续发展材料与系统研究所的助理教授Masahiro Matsunaga解释道:“我们已经实现了一种透明的、可拉伸的摩擦电纳米发电机,它可以通过使用碳纳米管薄膜作为电极来跟随人体运动

这种制造的薄膜具有简单的结构:碳纳米管薄膜被夹在聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体中

它的透明度超过90%

" 当接触到表面时,表面通过一种叫做“接触带电”和静电感应的过程将机械能转化为电能

碳纳米管薄膜通过简单的喷涂方法制成,具有成本效益和可扩展性

名古屋大学的研究小组可以制造一个面积高达12厘米×12厘米的大型滕

此外,在制造过程中使用等离子体处理,TENG的实际实现功率输出密度高达每平方米8瓦

作为概念验证,名古屋大学的团队展示了这种新的太阳能电池板的实用性,将它应用于制造自供电的光学无线通信片和手套,其中蓝色发光二极管嵌入太阳能电池板中,并使用碳纳米管薄膜进行布线

松永教授进一步解释道:“对于通信板,我们用不同颜色的发光二极管在板上形成了三个独立的电极和电线

纸张可以根据触摸类型(轻敲或轻扫)发送各种光信号

" “为了制作手套,我们将TENG贴在手掌上,并用碳纳米管线将其连接到嵌在手背上的蓝色发光二极管上

这种手套可以通过手动方式驱动发光二极管

由于碳纳米管膜的可拉伸性和耐久性,手套可以在不损害功能的情况下戴上和脱下

" 制造功率输出相对较高、可伸缩且灵活的发电机的新技术,可能是我们减少可穿戴设备对可充电电池依赖的第一步

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