Rek-ongevoelige rekbare en biocompatibele tribo-elektrische nanogeneratoren

Professor Juhyuk Lee van de afdeling Energy Engineering heeft een elastische tribo-elektrische generator ontwikkeld die kan worden gebruikt in het dagelijks leven van frequente verhuizers. De oorzaak van de outputvermindering van de elastische tribo-elektrische sensor werd geïdentificeerd tijdens gezamenlijk onderzoek met professor Joohun Lee van de afdeling Bio-Nanotechnologie van Hanyang University (ERICA-campus). Daarnaast gebruikte de professor grafeen om een ​​aanraaksensor met een stabiele output te ontwikkelen en de toepassing van de tribo-elektrische generator uit te breiden. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nano-energie.

Naast de snelle groei van verschillende biosensoren en draagbare apparaten als gevolg van de voortdurende ontwikkeling van halfgeleiders en kleine elektronische componenten, is er een groeiende belangstelling voor tribo-elektrische generatoren voor gebruik als sensoren of energiebronnen. Om de tribo-elektrische generator in een draagbaar apparaat te gebruiken, moet het materiaal dat in contact komt met het lichaam veilig zijn en moet de output constant zijn ondanks eventuele vervormingen veroorzaakt door beweging.

De output van conventionele elastische tribo-elektrische generatoren wordt echter beïnvloed door de vormverandering. De reden voor deze relatie was niet duidelijk begrepen. Net als bij eerder bestaande producten, zijn er beperkingen aan nauwkeurige detectie als de uitvoer samen met de verandering in vorm verandert, zoals uitrekken.

Daarom ontwikkelde het onderzoeksteam een ​​tribo-elektrische generator met behulp van grafeenelektroden en PVC-gel om een ​​stabiele sensor te fabriceren met een constante output ondanks fysieke beweging. In het bijzonder werd de correlatie tussen de transformatiesnelheid van de elastische op grafeen gebaseerde elektrode en elektrische weerstand geanalyseerd om een ​​constante elektriciteitsoutput door aanraking en druk mogelijk te maken, zelfs onder de maximale uitrekking van 50%, wat hoger is dan de transformatiesnelheid die kan optreden van fysieke beweging. Bovendien heeft het materiaal dat in het onderzoek is gebruikt, de biostabiliteitsbeoordeling doorstaan, wat aangeeft dat het in het dagelijks leven kan worden gebruikt.

Professor Juhyuk Lee van het DGIST Department of Energy Engineering zei: “De nadelen van de conventionele tribo-elektrische generator op basis van elastische elektroden werden aangepakt en er werd een technologie ontwikkeld die een constante output genereert op basis van aanraking of beweging. In de toekomst zullen verschillende toepassingen in de precisiesensorsector worden verwacht.”