2008年11月10日
研究人员已经开发出一种新型的小型电力发生器能够产生交流电通过氧化锌电线的周期性拉伸和释放封装在一个灵活的塑料基板两端保税。
图像显示一个原型灵活的电荷泵产生交变电流在氧化锌电线伸展,然后释放。
新的“灵活的充电泵”发生器是设备设计生产的第四代电流通过使用氧化锌的压电性能结构收获机械能源的环境。其发展是定于11月9日报道,2008年推进纳米技术在线出版的《自然》杂志上。
“灵活的充电泵提供另一个选择将机械能转化为电能,“Zhong Lin Wang说摄政表征纳米中心主任教授乔治亚理工学院。“这增加我们的家庭的小型发电机能电力设备用于医学传感、环境监测、国防科技和个人电子产品。”
新的发生器可以产生一个振荡输出电压高达45毫伏,把近百分之七的机械能直接用于氧化锌电线转化成电能。支持的研究由美国能源部、美国国家科学基金会,美国空军科学研究办公室和Emory-Georgia科技卓越中心癌症纳米技术。欧洲杯线上买球
纳米线早些时候王中林教授和超细纤维王中林教授由小王和他的研究小组开发取决于间歇接触垂直种植氧化锌纳米线电极,或机械擦洗nanowire-covered纤维。这些设备很难构造,和所需的机械接触磨损引起的有限多久他们可以操作。因为氧化锌是溶于水的,他们必须被保护起来,以防止水分。
“我们新的灵活的充电泵解决了几个关键问题我们之前发电机,”王说。“新设计会更健壮,消除水分渗透的问题和穿着的结构。从实用的角度来看,这将是一个重大优势。”
提高当前生产、数组的灵活的电荷泵可以构造和连接在系列。多层的发电机也可以建立,形成模块,可以嵌入到服装,标志,建筑装饰,鞋子,甚至植入人体血压或其他传感器。
当模块机械拉伸,然后释放,由于压电属性,氧化锌材料生成一个压电电位交替堆积,然后释放。肖特基势垒控制交替流动的电子,和潜在的驱动力是压电电荷泵。
“电子流动,就像交流电流,”王解释说。“交变流动的电子功率输出过程。”
采用氧化锌压电细导线直径和长度3 - 5微米的200 - 300微米,新的发电机不再取决于纳米结构。选择更大的尺寸更容易制造,但王说的原则可以按比例缩小到纳米尺度。
电线都种植使用物理气相沉积方法在大约600摄氏度。使用光学显微镜、电线然后保税到聚酰亚胺薄膜两端和银膏应用作为电极。电线和电极被包裹在聚酰亚胺保护他们免受磨损和环境恶化。
测量产生的电能,研究者受到底物和氧化锌电线连接周期性机械弯曲由电机驱动的机械手臂。创建了一个压电的弯曲引起的拉伸应变势场沿着laterally-packaged电线。反过来,电子流入外部电路,创造交流充电和放电周期,相应的电流。
增加应变速率增加的大小输出电力,在电压和电流。王认为当前有限的频率只有聚酰亚胺基体的力学性能。
研究人员进行了数量的测试来验证当前的测量是由发电机——而不是外部测量工件。使用相同的实验装置,他们伸展碳纤维与多晶氧化锌和凯夫拉尔纤维涂层,并没有观察到电流。研究小组还开发了两个标准和八个测试排除实验工件,王说。
除了王以外,该研究小组包括Rusen杨和勇秦从佐治亚理工学院和李明戴化学和材料工程系的代顿大学的。欧洲杯足球竞彩
未来,小王看到了家庭小型发电机使发展的一个新类自供电的无线传感系统。设备可以收集信息,存储和传输的数据,无需外部电源。
“自供电的纳米技术可能是一个新行业的基础,”他说。“这是真正建立独立系统的唯一方法。”