2010年11月10日
闪烁的数字液晶显示器(LCD)通常表明设备的时钟需要重置。但在Zhong Lin Wang乔治亚理工大学的实验室,闪烁的数字在一个小液晶信号五年努力成功的传统电力电子器件与纳米发电机,收获机械能从环境中使用数组微小的纳米线。
机械能在这种情况下,来自压缩王中林教授在两根手指之间,但它也可能来自一个心跳,一个徒步旅行者的重击的鞋,一件衬衫的沙沙声,或重型机器的振动。虽然这些王中林教授不会大规模发电的传统的目的,他们可能会用于纳米尺度和微尺度设备,甚至给心脏起搏器或者ipod。
压缩两个手指之间的王中林教授就足以驱动液晶显示器。
王的王中林教授依靠压电效应的晶体材料,如氧化锌,创建一个电荷潜在结构由材料弯曲或压缩。欧洲杯足球竞彩通过捕获和结合费用从数以百万计的这些纳米氧化锌电线,小王和他的研究小组可以产生高达3伏,300 nanoamps。
“通过简化我们的设计,使其更加健壮和集成的贡献更多的纳米线,我们已经成功地提高了输出王中林教授等足以推动设备商用液晶显示器,发光二极管和激光二极管,”王说,佐治亚理工学院的董事教授的材料科学与工程学院。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“如果我们能保持这个速度的改善,我们将达到一些真正的应用程序在医疗设备,个人电子产品,或环境监测”。
王中林教授最近的改进,包括简单的制造技术,在线报道上周在《纳米快报》杂志上。报纸早些时候在本质上相同的杂志和通讯报道其他工作进展,已由美国国防高级研究计划局(DARPA)、美国能源部、美国空军和美国国家科学基金会。欧洲杯线上买球
“我们感兴趣的是非常小的设备,可用于应用程序如医疗、环境监测和个人电子产品,”王说。“如何权力这些设备是一个关键问题。”
最早的氧化锌王中林教授利用纳米线阵列生长在刚性衬底和顶部设有一个金属电极。后来的版本嵌入聚合物纳米线的两端和权力由简单的弯曲。无论设备配置,需要仔细的纳米线阵列的生长和艰苦的组装。
在最近的论文中,王教授和他的团队成员Youfan胡,燕,陈旭,光朱和李Zetang报道更简单的制造技术。首先,他们成长的一种新型的纳米线阵列圆锥形。这些电线被削减的生长基质和放入一个酒精的解决方案。
解决方案包含纳米线然后滴上一层薄薄的金属电极和一张灵活的高分子膜。酒精被允许干后,另一层是创建。多个纳米线/聚合物层被建立成一种复合材料,使用过程,王认为可以扩大到工业生产。
当弯曲时,这些纳米线三明治——大约两厘米的1.5厘米——产生足够的能量驱动商业显示借用一个袖珍计算器。
王说,王中林教授现在接近自供电的系统产生足够的电流,监测环境有毒气体,例如,然后播放一个警告。系统将包括电容器能够储存的小费用,直到足够的力量是可以发送的数据。
尽管当前王中林教授产出水平仍低于所需设备如ipod或心脏起搏器,王认为那些将在三到五年内达到的水平。当前王中林教授,他指出,是近100倍他的团队开发了一年前。
写在一个单独的10月在《自然》杂志上发表的论文交流,小组成员盛,本杰明·j·汉森和王报道从锆钛酸铅压电纳米线制造新技术——也被称为压电陶瓷。工业上使用的材料已经,但是很难生长,因为它需要650摄氏度的高温。
摘要王的小组报告第一压电化学垂直的姿势单晶纳米线阵列的外延生长在各种导电和绝缘基板。他们使用这一过程称为热液分解,发生在230摄氏度。
与整流电路将交流电转换为直流电,研究人员利用压电陶瓷王中林教授商业激光二极管,展示另一种材料为王的王中林教授家庭系统。欧洲杯足球竞彩”这让我们选择最好的材料和过程的灵活性为给定的需求,尽管压电换能器的性能不如氧化锌发电,”他解释道。
在另一篇论文发表在《纳米快报,王朱和广集团成员,Rusen杨和王泗洪县报道了另一个进步提高王中林教授输出。他们的方法,称为“可伸缩的全面印刷,”包括一个两步的过程(1)垂直的姿势氧化锌纳米线转移到聚合物接收衬底形成水平数组和(2)应用平行带电极连接一起的纳米线。
使用单一层的结构,研究人员产生2.03伏特的开路电压和峰值输出功率密度约为11毫瓦每立方厘米。
“当我们在2005年开始,直到今天,我们都极大地提高了输出的王中林教授,”王说。“我们是在范围的需要。如果我们能推动这些小部件,我相信我们能够权力小系统在不久的将来。在未来五年内,我希望看到这个进入应用程序。”
来源:http://gtresearchnews.gatech.edu/