Die chinesische Akademie der Wissenschaften entwickelte erfolgreich hautähnliche Nanoreibungsgeneratoren mit hoher Transparenz und hoher Dehnbarkeit
In den letzten Jahren haben sich mit der Verbreitung verschiedener revolutionärer Funktionsprodukte wie flexiblen Transistoren / integrierten Schaltungen, dehnbaren optoelektronischen Vorrichtungen, faltbaren Displays und elektronischen Gehäusen flexible / dehnbare elektronische Produkte schnell entwickelt.
Diese Produkte stellen höhere Anforderungen an ihre Energieanlagen und es wird erwartet, dass sie eine beträchtliche Flexibilität und Dehnbarkeit aufweisen. Allerdings können nur wenige Energiegeräte gleichzeitig Flexibilität, Transparenz und Dehnbarkeit erreichen. Darüber hinaus erfordert der wachsende Markt für tragbare elektronische Produkte und implantierbare elektronische Produkte, dass die mit Energie versorgten Geräte zusätzlich zu Flexibilität und Dehnbarkeit eine gute Biokompatibilität aufweisen.
Herkömmliche elektromagnetische Generatoren sind schwer streckbar, und in letzter Zeit kann der sich rasch entwickelnde Reibungs-Nanogenerator (TENG) die oben genannten Anforderungen an flexible elektronische Geräte erfüllen. In letzter Zeit wurden die streckbaren Reibungs-Nanogeneratoren hauptsächlich aus leitfähigen Polymeren hergestellt, die mit leitfähigen Netzwerken wie Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen und Silber-Nanodrähten verstärkt sind. Solche Materialien haben jedoch eine begrenzte Dehnbarkeit und es ist schwierig, eine hohe Transparenz zu erreichen. Im Gegensatz dazu können Hydrogele, die aus einem hydrophilen Polymernetzwerk und einer wässrigen oder wässrigen ionischen Lösung bestehen, gleichzeitig Transparenz, Weichheit, Biokompatibilität und Dehnbarkeit erreichen, wodurch sie ideal für die Entwicklung von flexiblen Reibungs-Nanogeneratoren sind.
Unter der gemeinsamen Leitung des Akademikers Wang Zhonglin und des Forschers Hu Weiguo vom Pekinger Institut für Nanoenergie und -systeme der Chinesischen Akademie der Wissenschaften kombinierten Forscher des Pekinger Instituts für Nanoenergie und -systeme, Pu Xiong, die Entwicklung des Elastomers und des Ionenhydrogels nagelneu Der hautähnliche Nano-Friktionsgenerator (STENG), der zum ersten Mal eine hohe Transparenz (durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit, sichtbares Licht von 96,2%) und eine extrem hohe Dehnbarkeit (einachsige Dehnung von 1160%) erreicht, während er biomechanische Energie ermöglicht Erfassung, taktile Wahrnehmung und andere Funktionen. Diese Arbeit bietet eine neue Perspektive für die Erforschung transparenter, dehnbarer Energiegeräte und flexibler elektronischer Haut. Die Ergebnisse werden in den kürzlich veröffentlichten ScienceAdvances (DOI: 10.1126 / sciadv.1700015) veröffentlicht.
Dieser STENG kann eine Leerlaufspannung von bis zu 145 Volt mit einer momentanen Leistungsdichte von 35 mW / m2 erzeugen. STENG hat eine breite Marktperspektive. Da das Material aus biokompatiblem Hydrogel besteht, kann es direkt auf der Haut des menschlichen Körpers haften und viele tragbare elektronische Produkte wie LEDs und elektronische Uhren antreiben. In dieser Studie wurde zunächst ein STENG mit extrem hoher Dehnbarkeit und Transparenz vorgeschlagen. Aufgrund seiner hohen Transparenz stört es die Übertragung optischer Informationen nicht und kombiniert gleichzeitig Energiegewinnung und Berührungserkennung. Daher in intelligenter künstlicher Haut, selbstfahrendem Softwareroboter, potenziellen Anwendungen in flexiblen Displays und tragbarer Elektronik.
