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纳米发电机利用机械振动为物联网设备供电

2023-05-26 英国机械工程师协会(IMechE)

纳米发电机可以为从起搏器到航天器的各种传感器提供动力

据加拿大滑铁卢大学和多伦多大学的开发人员称,这种紧凑且据称成本低廉的发电系统可以为从起搏器到航天器的各种传感器提供动力。

纳米发电机可以减少对不可再生能源的依赖,此时我们比历史上任何时候都更需要这些产生能量的材料。

研究人员开发的系统基于压电效应,当对特定材料施加压力时会产生电流。到目前为止,商业设备中使用的传统压电材料的发电能力有限。他们还经常使用铅,这对环境和人类健康有害。

该团队着手提供一种解决方案,方法是首先使用Jahn-Teller效应(一种与晶体场的自发几何畸变相关的著名化学概念)生长一种名为edabco氯化铜的分子金属卤化物化合物的大单晶。

然后,这种高压电材料被用于制造纳米发电机,具有创纪录的功率密度,可以在任何动态环境下收集微小的机械振动,从人体运动到汽车。

根据这项发表在Nature Communications上的研究,压电材料复合薄膜在 50kPa(千帕)压力下的峰值功率密度为43 µW/cm2(微瓦每平方厘米),这是基于无重金属分子压电的机械能收割机所报道的最高值。

研究人员表示,纳米发电机的尺寸为 2.5 厘米2,厚度约为一张名片,可用于无数场景。它有可能为大量电子设备中的传感器提供动力,包括物联网所需的数十亿个传感器——物联网是一种新兴的全球对象网络,其中嵌入了传感器和软件,可以与其他设备连接并交换数据。

未来飞机的振动可以通过纳米发电机为其感官监测系统提供动力,或者人的心跳可以使他们的无电池起搏器保持运行。这一新材料表现出了破纪录的性能。它代表了该领域的一条新的前进道路。


关键词: 纳米发电机   机械振动   物联网   装备