A combinação de dois materiais cria um nanogerador elástico de alto desempenho

A combinação de dois materiais cria um nanogerador elástico de alto desempenho

Quando aplicado a uma planta de casa, o sensor do gerador nanofotoeletrônico de borracha (TENG) pode detectar um intruso passando por ela, sentindo o vento que uma pessoa cria. O sensor pode soar um sistema de alarme ou acender as luzes da casa para deter um intruso. A combinação de materiais permite que o sensor TENG se deforme e estique conforme as folhas da planta crescem. Crédito: Huanyu “Larry” Cheng

A popularidade dos dispositivos eletrônicos vestíveis levou a um aumento na demanda por suas peças, incluindo fontes de energia como nanogeradores elétricos (TENGs). Essas fontes de alimentação devem ser esticáveis, de alto desempenho e toleráveis ​​sob várias condições de deformação ao longo de horas de uso.

Para aprimorar o design e o desempenho dos TENGs, os pesquisadores da Penn State combinaram um material poroso bidimensional conhecido como MXene e um nanocompósito de espuma de grafeno induzido por laser para formar um sistema de material que permite que os TENGs se estiquem e sejam capazes de funcionar em superfícies dinâmicas, como como pele humana ou folha de planta.

Os pesquisadores publicaram seu novo design em 1º de dezembro. nano energia.

disse Huanyu “Larry” Cheng, James L. de Ciência e Mecânica da Penn State College of Engineering.

O trabalho se baseia em pesquisas anteriores que criaram supercapacitores autoalimentados para uso em sensores vestíveis, mas, no passado, os dispositivos TENG não eram intrinsecamente elásticos, de acordo com Cheng. Os nanocompósitos de espuma MXene-grafeno porosos tornam isso possível.

O TENG possui várias aplicações exclusivas, inclusive para uso em treinamento pessoal.

“O dispositivo pode sinalizar para um personal trainer se o aluno usando o sensor vestível estiver na posição correta para o exercício ou se estiver se alongando ou se movendo muito longe em uma direção potencialmente perigosa”, disse Cheng. “Também pode alertar o treinador se o aluno estiver em overtraining.”

A TENG também pode ser aplicada em superfícies alteradas, como folhas de plantas.

“Os sensores do modelo não podem crescer ou se deformar com a natureza mutável da folha”, disse Cheng. “Este dispositivo pode ser usado por dias, semanas, meses ou anos à medida que cresce e se estende com o obturador por auto-força contínua.”

Quando aplicado a uma planta de casa, o sensor TENG pode detectar um intruso passando por ela, sentindo o vento que uma pessoa cria. O sensor pode soar um sistema de alarme ou acender as luzes da casa para deter um intruso.

O sensor também pode ser colocado em uma torneira de água e detectar pequenas gotas à medida que caem.

“Ele pode ajudar a economizar energia e recursos, alertando o usuário sobre um vazamento”, disse Cheng.

Mais Informações:
Li Yang et al, Nanocompósitos de espuma MXeno-grafeno totalmente porosos para agregação de energia e autodetecção, nano energia (2022). DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107807

Fornecido pela Penn State University

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