Den översta bilden visar hur de piezoelektriska nanoribonen avlägsnas från ett värdsubstrat och placeras på gummi. Den mellersta bilden är ett fotografi av piezogummichipet. Den nedre bilden är en schematisk bild av energihämtningskretsen, som genererar kraft när den är böjd. Upphovsman:Courtesy Michael McAlpine/Princeton University
Kraftgenererande gummifilmer som utvecklats av Princeton University-ingenjörer kan utnyttja naturliga kroppsrörelser som andning och promenader till pacemaker, mobiltelefoner och andra elektroniska apparater.
Materialet, består av keramiska nanoribbons inbäddade på silikongummiark, genererar elektricitet när den böjs och är mycket effektiv för att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi. Skor av materialet kan en dag skörda dunkande promenader och löpningar för att driva mobila elektriska enheter. Placerad mot lungorna, ark av materialet kan använda andningsrörelser för att driva pacemaker, undvika det nuvarande behovet av kirurgiskt byte av batterierna som driver enheterna.
Ett papper om det nya materialet, med titeln "Piezoelektriska band tryckta på gummi för flexibel energiomvandling, "publicerades online den 26 januari i Nanobrev, en tidskrift för American Chemical Society. Forskningen finansierades av United States Intelligence Community, ett kooperativ av federala underrättelse- och nationella säkerhetsbyråer.
Yi Qi, en postdoktor vid Princeton University, har en bit silikongummi präglat med supertunt material som genererar elektricitet när den böjs. Tekniken kan ge en kraftkälla för mobila och medicinska enheter. Upphovsman:Frank Wojciechowski
Princeton -teamet är det första som framgångsrikt kombinerar silikon och nanoribbon av blyzirkonattitanat (PZT), ett keramiskt material som är piezoelektriskt, vilket betyder att den genererar en elektrisk spänning när tryck appliceras på den. Av alla piezoelektriska material, PZT är det mest effektiva, kan omvandla 80% av den mekaniska energin som appliceras till den till elektrisk energi.
"PZT är 100 gånger effektivare än kvarts, ett annat piezoelektriskt material, "sa Michael McAlpine, professor i maskin- och rymdteknik, i Princeton, som ledde projektet. "Du genererar inte så mycket kraft från att gå eller andas, så du vill utnyttja det så effektivt som möjligt. "
Forskarna tillverkade först PZT-nanoribbons-remsor så smala att 100 passade sida vid sida i ett utrymme på en millimeter. I en separat process, de inbäddade dessa band i klara ark av silikongummi, skapa vad de kallar "piezogummi-chips". Eftersom silikonet är biokompatibelt, den används redan för kosmetiska implantat och medicintekniska produkter. "De nya elavverkningsanordningarna kan implanteras i kroppen för att ständigt driva medicintekniska produkter, och kroppen skulle inte avvisa dem, "Sa McAlpine.
Förutom att generera el när den böjs, det motsatta är sant:materialet böjer sig när elektrisk ström appliceras på det. Detta öppnar dörren till andra typer av applikationer, t.ex. användning för mikrokirurgiska enheter, Sa McAlpine.
"Det fina med detta är att det är skalbart, "sa Yi Qi, en postdoktor som arbetar med McAlpine. "När vi blir bättre på att göra dessa marker, vi kommer att kunna göra större och större ark av dem som kommer att skörda mer energi. "
