هیدروژل رسانای مقاوم، عمر مفید نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک را افزایش می دهد

محققان به سرپرستی پروفسور چن تائو در موسسه فناوری و مهندسی مواد نینگبو (NIMTE) آکادمی علوم چین (CAS)، با همکاری محققان دانشگاه نینگبو، یک هیدروژل رسانا مقاوم در برابر شکست (BRC hydrogel) جدید ساخته اند که با  اطمینان داشتن از مکانیکی عالی، عمر مفید نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) را افزایش می دهد. این مطالعه در Chemical Engineering Journal منتشر شده است.

به گزارش سیناپرس همدان، ژنراتور های تریبوالکتریک با بهره مندی از ساخت آسان، ساختارهای متعدد، خروجی پایدار و راندمان تبدیل انرژی بالا، منبع انرژی موثری را برای عملکرد مداوم سیستم اینترنت اشیا (loT) فراهم کرده اند. در میان آنها، TENG های مبتنی بر هیدروژل (H-TENGs) مزایای زیادی در زمینه دستگاه های پوشیدنی انعطاف پذیر و برنامه های کاربردی خود تغذیه نشان می دهند. با این حال، خواص مکانیکی ضعیف الکترود هیدروژل منجر به قابلیت اطمینان مکانیکی پایین در طول عملیات طولانی‌مدت می‌شود، بنابراین عمر مفید H-TENG را کوتاه می‌کند.

بر اساس اثر Hofmeister بر روی پلیمرهای نشاسته، محققان یک استراتژی تبادل حلال آسان و کارآمد برای تهیه هیدروژل های BRC با قابلیت اطمینان مکانیکی فوق العاده بالا ایجاد کردند. تشکیل زنجیره‌های نشاسته‌ای باندلینگ به هیدروژل BRC با مدول عالی تقریبی 0.87 مگاپاسکال، انرژی شکست 7.45 کیلوژول بر متر مربع، ظرفیت ضد سوراخ شدن به طور تقریبی مساوی با 15 مگاپاسکال و پایداری طولانی‌مدت می‌بخشد.

علاوه بر این، خواص الکتریکی هیدروژل BRC به طور قابل توجهی بهبود یافته است، زیرا یون‌های آزاد فراوانی به آن وارد شدند.محققان با استفاده از این هیدروژل BRC به عنوان ماده الکترود، TENG مبتنی بر هیدروژل BRC (BRCH-TENG) را با عملکرد خروجی الکتریکی عالی و ایمنی مکانیکی ساختند. خاصیت مکانیکی پایدار تحت ضربه فیزیکی مداوم به بهبود پایداری طولانی مدت BRCH-TENG کمک می کند، بنابراین عمر مفید آن را در برابر ضربه فیزیکی و تصادفی افزایش می دهد.

علاوه بر این، BRCH-TENG ساخته شده چشم‌اندازهای کاربردی روشن و گسترده‌ای را در زمینه برداشت انرژی راه رفتن، تشخیص گام‌های حرکتی در زمان واقعی و ارتباطات اطلاعاتی نشان می‌دهد.

منبع : phys.org

مترجم: سید سپهر ارومیهء