Değişken Jeneratörler Hareketi Enerjiye Çeviriyor
Lazer indüklenmiş grafen nanojeneratörler gelecekte giyilebilir cihazlara güç kaynağı olabilir.
Enerjisini hareketten sağlayan giyilebilir cihazlar yeni bir fikir değil ancak Rice Üniversitesi’nde üretilen bir materyal bunu daha pratik hale getirebilir.
The Rice laboratuvarlarından bir kimyager olan James Tour lazer indüklenmiş grafeni (LIG) küçük, metal içermeyen ve elektrik üreten cihazlara adapte etti. Bir balona saç sürtmek gibi, LIG kompozitleri statik elektrik üreten yüzeyler ile temas ettirmek cihazlara güç sağlamak için kullanılabiliyor.
Bunun için materyallerin temas ile yüklendiği triboelektrik etkisine teşekkür edebiliriz. Bir araya getirilip ayrıldıklarında yüzey güce çevrilmek üzere yüklenir.
Deneylerde, araştırmacılar katlanmış bir LIG şeridini ışık yayan diotlarla temas ettirdi ve şeride dokunmanın ışık saçmalarını sağlamaya yetecek bir enerji ürettiğini keşfetti. Bir flip-flop’a gömülü daha büyük bir LIG parçasının ise grafen kompozitinin cilt ile tekrarlı teması sonucu küçük bir kondansatörü şarj edecek akımı üretmesini sağlayarak, her adımda enerji üretmesini sağladığı görüldü.
Tour belirtti: “Bu olay yürürken topukların yere vurması ya da kolun sallanması sırasında çıkan fazla enerjiyi kullanarak küçük cihazların şarj edilmesi için bir yol olabilir.”
LIG, kimyasalların bir polimer yüzeyinde ısıtılmasıyla, sadece birbirine bağlı iki boyutlu karbon taneciklerinin kalmasıyla oluşan bir grafen köpüğüdür. Laboratuvarda LIG; ilk olarak yaygın görülen poliimid üzerinde üretildi, daha sonra bu teknik bitkiler, yiyecekler, işlenmiş kağıt ve tahtada da uygulanmaya başlandı.
Laboratuvarda poliimid ve diğer materyaller LIG elektrotlarına çevrilerek ne derece enerji ürettikleri, giyilmeye dayanıklılıkları ve parçalanıp parçalanmadıkları test edildi. En iyi sonuçlar, triboelektrik dizisinin zıt uçlarındaki materyallerle elde edildi.
Katlanma figürasyonunda, tribo-negatif poliimidden üretilen LIG, aynı zamanda tribo-pozitif materyal olarak da görev alan koruyucu poliüretan ile spreylenerek üzerinde bir tabaka oluşturuldu. Elektrotlar bir araya getirildiğinde, elektronlar poliimidden poliüretana transfer oldu. Daha sonra yer alan temas ve ayrılma, dış devreden gelebilecek yükleri tekrar dengeleyerek birikmiş statik yüke dönüştürdü. Katlanmış LIG yaklaşık 1 kilovolt üretti ve 5000 bükme döngüsünden sonra stabil kaldı.
En iyi konfigürasyon olan poliimid-LIG kompozitinin elektrotları ve alüminyum, zirve noktası 8 miliwatt’tan fazla olmak üzere 3.5 kilovolttan fazla voltaj üretti.
Rice’tan doktora sonrası araştırmacısı ve bu çalışmanın baş yazarı Michael Stanford şöyle belirtti: “Bir flip-flop’a gömülü nanojeneratör 1 kilometrelik bir yürüyüş sonucunda kondansatörde 0.22 milijoule’lük elektrik enerjisi depolamayı başardı. Bu orandaki bir enerji depolaması, insan hareketiyle giyilebilir sensörlere ve elektroniklere güç sağlamaya yetiyor.”
Araştırmanın ortak yazarları Rice mezunu Yieu Chyan ve Zhe Wang, ve lisans öğrencisi Winston Wang.
Kaynak: www.sciencedaily.com
