(PhysOrg.com) - I forskning som ger bokstavlig mening innebörden termen "power suit, "University of California, Berkeley, ingenjörer har skapat energikrävande nanofibrer som en dag kan vävas in i kläder och textilier.

Dessa generatorer i nanostorlek har "piezoelektriska" egenskaper som gör att de kan omvandla den energi som skapas genom mekanisk spänning till elektricitet, sträcker sig och vrider sig.

"Denna teknik kan så småningom leda till bärbara" smarta kläder "som kan driva handhållen elektronik genom vanliga kroppsrörelser, "sade Liwei Lin, UC Berkeley professor i maskinteknik och chef för det internationella forskargruppen som utvecklade fibernanogeneratorerna.

Eftersom nanofibrerna är gjorda av organisk polyvinylidenfluorid, eller PVDF, de är flexibla och relativt enkla och billiga att tillverka.

Även om de fortfarande arbetar med de exakta beräkningarna, forskarna noterade att mer kraftfulla rörelser, som den typ man skulle skapa när man dansade den elektriska boogaloo, borde teoretiskt generera mer kraft. "Och eftersom nanofibrerna är så små, vi kunde väva dem direkt i kläder utan märkbar förändring av komforten för användaren, "sa Lin, som också är meddirektör för Berkeley Sensor and Actuator Center vid UC Berkeley.

Fibernanogeneratorerna beskrivs i denna månads nummer av Nano bokstäver , en peer-reviewed journal publicerad av American Chemical Society.

Målet att skörda energi från mekaniska rörelser genom bärbara nanogeneratorer är inte nytt. Andra forskargrupper har tidigare gjort nanogeneratorer av oorganiska halvledande material, såsom zinkoxid eller bariumtitanat. "Oorganiska nanogeneratorer - till skillnad från de organiska nanogeneratorer vi skapade - är mer spröda och svårare att växa i betydande mängder, "Sa Lin.

De små nanogeneratorerna har diametrar så små som 500 nanometer, eller cirka 100 gånger tunnare än ett människohår och en tiondel av bredden på vanliga tygfibrer. Forskarna upprepade gånger drog och tweakade nanofibrerna, genererar elektriska utgångar från 5 till 30 millivolt och 0,5 till 3 nanoampere.

Vidare, forskarna rapporterar ingen märkbar nedbrytning efter att ha sträckt och släppt nanofibrerna i 100 minuter med en frekvens av 0,5 hertz (cykler per sekund).

Lins team vid UC Berkeley var banbrytande inom närfältet elektrospinningsteknik som används för att skapa och placera de polymera nanogeneratorerna 50 mikrometer från varandra i ett rutmönster. Tekniken möjliggör större kontroll av placeringen av nanofibrerna på en yta, tillåter forskare att korrekt anpassa fibernanogeneratorerna så att positiva och negativa poler är i motsatta ändar, liknande polerna på ett batteri.

Utan denna kontroll, forskarna förklarade, de negativa och positiva polerna kan avbryta varandra och minska energieffektiviteten.

Forskarna visade energieffektivitet upp till 21,8 procent, med i genomsnitt 12,5 procent.

"Förvånande, energieffektivitetsgraden för nanofibrerna är mycket större än de 0,5 till 4 procent som uppnås i typiska kraftgeneratorer gjorda av experimentella piezoelektriska PVDF -tunna filmer, och 6,8 procent i nanogeneratorer tillverkade av fina zinkoxidtrådar, ”Sa studiens huvudförfattare, Chieh Chang, som genomförde experimenten medan han var doktorand i maskinteknik vid UC Berkeley.

"Vi tror att effektiviteten sannolikt kan höjas ytterligare, "Sade Lin." För våra preliminära resultat, vi ser en trend att ju mindre fiber vi har, desto bättre energieffektivitet. Vi vet inte vad gränsen är. "