Triboelektromos generátor - súrlódásgeneráció - innovációs hírek, innovatív ötletek,
A Georgia Institute of Technology (USA) kutatói egy másik módszert javasoltak a kis mennyiségű villamos energia megszerzésére a környező világ forgalmából. A tudósok létrehoztak egy triboelektromos nanogenerátort, amely súrlódássá alakítja a villamos energiát. A projekt menedzsere, Zhong Lin Wang professzor elmondta, hogy az újdonság egy piezoelektromos generátorral együtt működhet, amelyben az energiát a nanorétegek hajlítása a cink-oxidból nyeri. Az a tény, hogy a súrlódás megteremtheti az elektromos töltés létrehozását, már régóta ismert. A tudósok olyan rendszert fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi a potenciálkülönbség megteremtését a felületek között. Súrlódási idő után a kontaktáló síkokat rövid távolságra kell egymástól elkülöníteni.
Ebben az esetben az egyik felületen felesleges elektron keletkezik, másrészt - hiba. Ezután a potenciálkülönbséget egy külső áramkör kompenzálja, és a felületek ismét érintkeznek egymással - új súrlódási időszak kezdődik. A rendszer másik feltétele - az érintkezési felületeknek különböző anyagokból kell készülniük. Ebben a projektben vékonyrétegű polietilén-tereftalát lemezeket használtunk (PET, általában elektronokat adtunk), és polidimetil-sziloxánt (PDMS, elektronokat vettünk). Kezdetben a kutatók polimerek sima lapjait alkalmazták, majd úgy döntöttek, hogy a PDMS lemezeket három különböző mikro-mintával próbálják ki: kiálló vonalak, kockák és piramisok. A tesztek azt mutatták, hogy a legnagyobb feszültséget a piramisok - körülbelül 18 volt (kb. 0,13 μA áramerősség négyzetcentiméterenként) 18 min.
A strukturálás növeli a kimeneti teljesítményt a létrehozott díjak számának növelésével. Ezenkívül a kiemelkedések közötti légáramlás megkönnyíti a töltések elválasztását és növeli a rendszer kapacitív jellemzőit. A generátor gyártási folyamata szilíciumlapból - a polimer lemezek öntésére szolgáló öntőforma létrehozásával kezdődik. A horonyok hagyományos fotolitográfiával és maratással (száraz vagy nedves) nyerhetők. A kész formát ezután kémiai reagenssel kezeljük a PDMS tapadásának megakadályozására. A PDMS folyékony elasztomert felvisszük a formára, hőkezelésnek vetik alá, és vékony film formájában eltávolítják. A mintákkal ellátott filmet egy PET-réteggel bevont indium és ón-oxid (ITO) elektróda felületén rögzítik. Ezt a szerkezetet egy másik, PET-vel borított ITO elektróda borítja, egyfajta "szendvicset" kap.
A gyártási folyamat egyszerű és alacsony költségű, és egyszerűen méretezhető az ipari termelés számára. Az ilyen generátorok megbízhatósága meglehetősen magas - a kísérletek folyamán több mint 100 000 ciklus működött több napig. Ezután az eszközök folyamatosan termelték a villamos energiát. A munka következő szakasza, amelyet a tudósok terveznek megtenni - egy olyan rendszer létrehozása, amely a kapott energia tárolására szolgál. A triboelektromos nanogenerátorok optoelektronikus rendszerekben használhatók rendkívül érzékeny aktív nyomásérzékelők létrehozására. Az ilyen érzékelők nem fogyasztanak energiát a készülék akkumulátorából, és képesek lesznek rögzíteni a minimális nyomást - kb. 13 mPa (vízcsepp-nyomás). Mivel a generátorban lévő polimerek nagy átláthatóságot (kb. 75%) tartalmaznak, potenciálisan érintőképernyőn is használhatók.
Készült anyagoktól (forrás): phys.org