Gelový elektret schopný přeměnit energii bez externího zdroje

16/08/2024 Iveta Mauci 2 min read 73 Zobrazení alkyl, gel, Gelový elektret, kapalina, stabilní náboj, věda, výzkum

Medicína Technologie Věda Všechny články

Jak dostat náboj podobný lidské energii vysílané ve svalech do umělého zdroje vytvořeného člověkem? Tak právě takovou výzvu řešili výzkumníci z Hokkaidské univerzity NIMS (Národní institut pro vědu o materiálech) a Farmaceutické univerzity Meiji.

Aby jejich výzva nebyla moc přízemní, vytvořili něco, co udrží stabilní elektrostatický náboj a zachová si tvar. Elektret bez potřeby dalšího zdroje.

Elektretové materiály schopné zadržovat elektrostatický náboj můžou být použité k vývoji zařízení poháněných vibracemi bez externích zdrojů energie. Zájem o vývoj takových lehkých, měkkých materiálů generujících energii roste hlavně v oblasti zdravotnictví, ale také v oblasti robotiky.

Co je gelový elektret

Gelový elektret je schopný stabilně udržet velký elektrostatický náboj. Tým do tohoto gelu zakomponoval vysoce flexibilní elektrody a vytvořil senzor schopný vnímat nízkofrekvenční vibrace. Např. vibrace generované lidským pohybem a převádět je na výstupní napěťové signály. Toto zařízení může být použité jako běžně nositelný zdravotní senzor.

Kapaliny alkyl–π vykazují vynikající vlastnosti zadržování náboje. Můžou být aplikované i na jiné materiály. Například nátěrem, nebo impregnací a navíc jsou snadno tvarovatelné.

Z kapaliny na alkyl

Výzkumnému týmu se podařilo vytvořit alkyl-π gel přidáním stopového množství nízkomolekulárního gelátoru do alkyl-π kapaliny. Zjistili, že modul pružnosti tohoto gelu je 40 milionkrát vyšší, než jeho kapalný protějšek. Mohl tak být zjednodušeně lépe fixovaný a utěsněný. Gel-elektret získaný nabitím tohoto gelu navíc dosáhl 24% zvýšení retence náboje ve srovnání se základním materiálem (tj. kapalinou alkyl–π), a to díky zlepšenému zadržení elektrostatických nábojů v gelu.

Další články z rubriky

Spojení flexibilních elektrod s gelovým elektretem vytvořil vibrační senzor schopný vnímat vibrace s frekvencemi až 17 Hz a převést ji na výstupní napětí 600 mV.

V budoucím výzkumu si tým klade za cíl vyvinout nositelné senzory schopné reagovat na jemné vibrace a různé deformace namáháním dalším zlepšením charakteristik nabíjení elektretu (tj. kapacity nabití a životnosti nabití) a pevnosti alkyl-π gelu. A protože je tento gel navíc recyklovatelný a znovu použitelný jako materiál pro snímač vibrací, očekává se, že jeho použití pomůže podpořit oběhové hospodářství.

Zdroj:

Tisková zpráva NIMS, Hokkaido University a Meiji Pharmaceutical University vyvinul gelový elektret schopný stabilně udržet velký elektrostatický náboj.(„Alkyl–π Funkční molekulární gely: Kontrola modulu pružnosti a zlepšení výkonu elektretu“

Tento výzkum s volným přístupem byl publikovaný v online verzi Angewandte Chemie International Edition.

Akito Tateyama, Kazuhiko Nagura, Masamichi Yamanaka,Takashi Nakanishi; Journal: Angewandte Chemie International Edition [11. dubna 2024]; DOI:10.1002/anie.202402874