DomAktualnościTkanina elektryczna zamienia ruch w moc

Tkanina elektryczna zamienia ruch w moc

Miękki, przypominający materiał materiał, który wytwarza energię elektryczną z ruchu-nie wymaga baterii.Dzięki wysokiej krystaliczności i wbudowanemu elektroaktywnemu właściwościom ten tani „materiał elektryczny” może zasilać czujniki zdrowia noszenia nowej generacji, inteligentne maski i elastyczną elektronikę.



Zespół badawczy z Penn State opracował nową metodę wytwarzania, która dostosowuje wewnętrzną strukturę włókien elektropływowych, znacznie zwiększając ich wydajność w zastosowaniach elektronicznych.Materiał, złożony z nanowłókien polimerowych elektrospun, wykazuje wyjątkową krystaliczność i silne właściwości elektroaktywne.Stosując o niskiej masie cząsteczkowej poliwinylidenu fluoorku-trifluoroetylenu (P (VDF-TRFE), około 100 kDa) w połączeniu z precyzyjnie zrównoważoną mieszaniną rozpuszczalnikową, zespół zastosował proces elektroprzędzenia o wysokim napięciu, aby stworzyć ciągłe włókna tylko kilkaset nanometrów grubości.Włókna te są następnie zbierane w miękkiej, przypominającej szmatce matę idealną do noszenia i elastycznej elektroniki.

Żadne dodatkowe leczenie wysokiego napięcia ani złożone przetwarzanie po przetwarzaniu-elektroprzędzenie naturalnie wyrównuje łańcuchy molekularne do konformacji ferroelektrycznej all-trans, przy czym krystaliczność osiąga do 67%, a wyrównanie polarne nawet 79%.Struktura jest około 70% porowata, oferując miejsce na dalszą zagęszczenie w celu zwiększenia wydajności.

Nowy materiał jest samozasilający, przekształcając ruch mechaniczny-taki jak ruch ciała lub oddychanie-w energię elektryczną poprzez efekt piezoelektryczny.Jest wygodny i elastyczny, z teksturą podobną do tekstyliów, która sprawia, że jest odpowiednia do długoterminowego zużycia.Jego niedrogi, skalowalny proces produkcji eliminuje potrzebę drogiego przetwarzania końcowego, umożliwiając producentom tworzenie arkuszy dużego obszaru, a nie na małych filmach.Wydajność można precyzyjnie dostroić poprzez dostosowanie stężenia polimeru i wirującego parametry do sterowania średnicą włókien i krystaliczności.Ponadto jego bardzo wrażliwą porowatą strukturę można zoptymalizować w celu zwiększenia pozyskiwania energii i wyjścia sygnału.

W przypadku noszenia technologii zdrowotnej może to być przełom gier.Wyobraź sobie ubrania, które stale monitorują tętno, oddychanie lub ruch - bez wymagania baterii lub ładowania.Technologię można również zintegrować z inteligentnymi maskami, które wykrywają wzorce oddechowe lub z odzieżą sportową, która śledzi wskaźniki wydajności.Ponieważ proces działa w temperaturze pokojowej i wykorzystuje dostępny w handlu sprzęt, producenci mogliby zintegrować ten materiał z istniejącymi liniami produkcji tekstylnych.Otwiera to drzwi nie tylko dla opieki zdrowotnej, ale także mundurów obronnych z osadzonymi czujnikami, tkaninami monitorowania środowiska, a nawet namiotami zużycia energii i tapicerki.