ساخت صفحات لمسی الکترونیکی شفاف و منعطف بر پایه نانوژنوراتورهای تریبوالکتریک

دستاورد جدید محققان مرکز نانو دانشگاه صنعتی شریف با عنوان “ساخت صفحات لمسی الکترونیکی شفاف و منعطف بر پایه نانوژنوراتورهای تریبوالکتریک” در نشریه علمی نانوانرژی ( NanoEnergy) منتشر شد.

محققان مرکز نانو پژوهشکده علوم و فناوری همگرا به سرپرستی دکتر راحله محمدپور دانشیار این مرکز موفق به ساخت صفحات لمسی الکترونیکی شفاف و منعطف بر پایه نانوژنوراتورهای تریبوالکتریک شدند و نتایج این دستاورد را در نشریه معتبر نانوانرژی با ضریب تاثیر ۱۹ چاپ کردند.

صفحات الکترونیکی لمسی می‌توانند به طور گسترده در ادوات الکترونیکی پوشیدنی و رابط‌های انسان- ماشین به کار بروند. امروزه به دلیل افزایش استفاده از رایانه در سطوح مختلف، تعامل انسان با ماشین به شدت مورد توجه قرار گرفته است. از جمله الزامات ادوات الکترونیکی به عنوان واسط‌های ماشین- انسان، سبکی، انعطاف، کشسان و شفاف بودن آنها است. اساس کار نانوژنوراتورهای تریبوالکتریک برپایه تولید و القای بار در اثر ضربه یا مالش اصطکاکی است. بدین ترتیب این ادوات می‌توانند انرژی لازم برای ادوات الکترونیکی پوشیدنی را از حرکات بدن انسان تامین کنند.

در این تحقیق حسگرهای لمسی و الکترونیکی پوشیدنی مبتنی بر نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک که انرژی مکانیکی محیط را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند، ساخته شد. ویژگی‌هایی مانند: انعطاف پذیری، وزن کم، زیست سازگاری و شفافیت، مولدهای انرژی را برجسته‌تر و کاربردی‌تر می‌کند. در این مطالعه، یک پلیمر بر پایه سیلیکون الاستیک و شفاف به عنوان یک لایه مولد بار از نانوژنوراتورها استفاده شده است. به منظور بهبود خواص تریبوالکتریک و همچنین افزایش بار الکتریکی القایی نانوکامپوزیت‌های پلیمری ساخته شد.

حداکثر چگالی توان خروجی نانوژنوراتور انعطاف‌پذیر ۱۰.۱۰ وات بر متر مربع، ولتاژ ۶۶۰ ولت و جریان ۷۲ میکروآمپر از لایه کامپوزیت پلیمر Si/BaTiO۳ به دست آمد.

به‌منظور ساخت یک صفحه لمسی شفاف، منعطف و خودمولد و فوق سبک کامپوزیت بر روی یک الکترود رسانا مبتنی بر پایه نانوسیم‌های نقره قرار گرفت. صفحه لمسی خودمولد دارای شفافیت ۷۹ درصد، چگالی توان الکتریکی خروجی ۲۷ کیلووات بر متر مربع و وزن ۸ میلی گرم بر سانتی متر مربع بود. این صفحه به عنوان یک کلید روشن/خاموش لمسی شفاف، الاستیک، انعطاف پذیر و فوق سبک استفاده شد. صفحات لمسی منعطف و شفاف تولید شده پتانسیل زیادی برای استفاده در کاربردهایی نظیر خانه های هوشمند و ادوات الکترونیکی پوشیدنی دارند.