Triboelektriska nanogeneratorer (TENG) är små enheter som omvandlar rörelse till elektricitet, och kan bara vara det som för oss in i en era av energihörda kläder och implantat. Men kunde TENGs, även teoretiskt, ge oss bärbar elektronik som enbart drivs av bärarens dagliga kroppsrörelse?

Det korta svaret är ja. Ny forskning från Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) i Sydkorea, publicerad denna vecka i APL Material , från AIP Publishing, visar förmågan hos mekanisk energi som produceras av typiska kroppsrörelser att driva en klocka eller smartphone. Dessutom, forskningen kännetecknar effekter som är förknippade med olika former av liknande rörelser på den maximala producerbara energin de kan producera i en TENG.

"Vi studerade möjligheten att ladda kommersialiserade bärbara och bärbara enheter genom att använda den mekaniska energin som genereras av mänsklig rörelse, "sade Hyeon-Jin Shin, forskare på SAIT och en av författarna till studien. "Vi bekräftade att om den mekaniska energin helt omvandlas till elektrisk energi, energin som genereras av en arms dagliga rörelse kan tillräckligt täcka energiförbrukningen för en smart klocka och till och med standby-energiförbrukningen för en smart telefon. "

När intresset för TENG växer, särskilt för bärbara applikationer, Shin och samarbetspartners ville ta itu med teknikens genomförbarhet i detalj och förstå hur man kan optimera energiomvandlingen.

"Under de senaste åren har många forskare har visat en potential för energihämtning med hjälp av triboelektricitet, och TENG:s förväntningar som energikälla för bärbara eller bärbara enheter har ökat, "Shin sa." Det är viktigt att bekräfta att den mekaniska energin från mänsklig rörelse kan täcka energiförbrukningen för enheterna för att använda en TENG för små enheter. "

Forskargruppen jämförde den uppnåbara TENG -energin som produceras på en minut med typiska kroppsrörelser, som att skriva eller svänga armen, till det som konsumeras på samma gång av en rad kommersiell elektronik och wearables. Även om den mest kraftfulla bloggen inte skulle ge tillräckligt med energi för att stödja en aktiv surfplatta, teorin visade att de semi-passiva aktiviteterna kunde driva mindre telefoner och smarta klockor bara med TENG power.

Med noggranna undersökningar av mekanismen som producerar elektricitet i enheten, de upptäckte också att dess elasticitet, normalt inte räknas in för att beräkna en TENGs maximala energi, kan ge en höjning av värdet.

"För att fullt ut utnyttja den mekaniska energin från mänsklig rörelse för TENG, det är mycket viktigt att öka den maximala energin för ett TENG baserat på förståelse av de faktorer som rör rörelsen i en aspekt av hastigheten (rörelseenergi) och elasticitet (impuls), "Sa Shin.

Med denna nya insikt, Shin och andra Samsung -forskare är redo att fortsätta förfina de praktiska förverkligandena av tekniken och använda sina fynd för att flytta gränserna för vad TENG -enheter kan driva - och hur länge.

"Optimeringen av utgångsenergin för en TENG vid faktisk användning är fortfarande en uppgift för framtida arbete eftersom ett verkligt system har många begränsningar, såsom impedansmatchning, frekvenskontroll, och strukturens stabilitet, "Shin sa." Ändå, resultaten av denna studie ger insikt i utformningen av ett TENG för att få en stor mängd energi i ett begränsat utrymme. "