Технології
Технології

Енергію трибоелектричного ефекту використали для сенсорних датчиків

Створений вченими сенсорний датчик, який реагує на дотик. Nano Energy, 2020

Створений вченими сенсорний датчик, який реагує на дотик. Nano Energy, 2020

Вченим вдалось створити сенсорний датчик на трибоелектричному генераторі, який самостійно напівпостійно генерує енергію від контакту з іншими матеріалами. Такий датчик може розпізнавати дотик навіть низького рівня сили без потреби в зовнішній електроенергії. Інтенсивність енергії, що генерується, залежить від застосованих матеріалів, повідомляють вчені в статті, опублікованій в журналі Nano Energy.

Де його можна застосувати?

З розвитком Інтернету речей (IoT) важливим питанням є постійне електропостачання незліченних електронних пристроїв, підключених до системи. Ми все більше носимо з собою гаджетів, які потрібно регулярно заряджати: смартфони, розумні годинники, навушники. У зв’язку з цим, інженери прагнуть розробити пристрої, які будуть здатні майже постійно виробляти енергію самостійно. Окрім гнучких сонячних панелей, перспективними для цього напрямку вважаються трибоелектричні генератори. Вони перетворюють механічну енергію тертя двох матеріалів в електричний струм завдяки трибоелектричному ефекту.

Проте, трибоелектричні генератори поки залишаються занадто складними й дорогими у виробництві, а застосування їх для портативних пристроїв обмежується невеликою потужністю за великих розмірів. Тому в якості трибоелектричного генератора в своїй роботі вчені з Корейського інституту науки та технологій (KIST) вирішили застосувати двовимірний напівпровідниковий матеріал з дисульфіду молібдену(MoS2), модифікувавши його структуру.

Вченим вдалося створити повністю автономний датчик?

Технологія, застосована інженерами, дала змогу створити легкий і гнучкий сенсорний датчик з автономним живленням, який може працювати без батареї. Він чутливий до стимуляції і може розпізнавати дотик навіть за низького рівня прикладеної сили без застосування зовнішніх джерел електроенергії. Новий пристрій продемонстрував напругу до 25 вольтів та максимальну силу струму до 1,2 мікроампера. За ефективністю генерації енергії він на 40 відсотків перевершує попередні напрацювання завдяки своїй модифікованій структурі.

Як вони це зробили?

За словами інженерів, інтенсивність енергії, що генерується, залежить від типів матеріалів, які контактують. Так, вони вирішили використати двомірний напівпровідник, дисульфід молібден (MoS2). Проте, щоб підвищити кількість виробленої енергії завдяки трибоелектричному ефекту, вчені модифікували структуру матеріалу. Його піддали сильній термообробці, яка застосовується в процесі виробництва напівпровідників, що утворило “складки” всередині структури. Ці складки збільшують площу контакту і отриманий в результаті пристрій з такого матеріалу може генерувати приблизно на 40 відсотків більше енергії, ніж його “пласкі” аналоги. Нанесений на сенсорний датчик модифікований дисульфід молібдену дозволив підтримувати однаковий рівень генерації енергії в циклічному експерименті навіть після 10 тисяч повторень.