(Phys.org) —Ett fleruniversitetsteam av ingenjörer har utvecklat vad som kan vara en lovande lösning för laddning av smarttelefonbatterier när du är på språng-utan att det behövs en elkabel.
Inbyggt direkt i ett mobiltelefonhölje, lagets nanogenerator kan skörda och omvandla vibrationsenergi från en yta, t.ex. passagerarsätet i ett fordon i rörelse, till makten för telefonen. "Vi tror att denna utveckling kan vara en ny lösning för att skapa egenladdad personlig elektronik, "säger Xudong Wang, en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid University of Wisconsin-Madison.
Wang, hans doktorsexamen student Yanchao Mao och medarbetare från Sun Yat-sen University i Kina, och University of Minnesota Duluth beskrev sin enhet, en mesoporös piezoelektrisk nanogenerator, i januari 27, 2014, nummer av tidningen Avancerade energimaterial .
Nanogeneratorn utnyttjar ett vanligt piezoelektriskt polymermaterial som kallas polyvinylidenfluorid, eller PVDF. Piezoelektriska material kan generera elektricitet från en mekanisk kraft; omvänt, de kan också generera en mekanisk belastning från ett applicerat elektriskt fält.
Istället för att förlita sig på en belastning eller ett elektriskt fält, forskarna införlivade zinkoxid -nanopartiklar i en tunn PVDF -film för att utlösa bildandet av den piezoelektriska fasen som gör det möjligt att skörda vibrationsenergi. Sedan, de etsade nanopartiklarna av filmen; de resulterande sammankopplade porerna - kallade "mesoporer" på grund av deras storlek - får det annars styva materialet att bete sig något som en svamp.
Det svampliknande materialet är nyckeln till att skörda vibrationsenergi. "Ju mjukare material, ju känsligare det är för små vibrationer, säger Wang.
Nanogeneratorn själv innehåller tunna elektrodark på framsidan och baksidan av den mesoporösa polymerfilmen, och forskarna kan fästa den här mjuka, flexibel film sömlöst till platt, grova eller kurviga ytor, inklusive mänsklig hud. När det gäller en mobiltelefon, den använder telefonens egen vikt för att öka dess förskjutning och förstärka dess elektriska effekt.
Nanogeneratorn kan bli en integrerad del av en elektronisk enhet - till exempel som bakpanel eller hölje - och skörda automatiskt energi från omgivande vibrationer för att driva enheten direkt.
Wang säger att enkelheten i hans teams design- och tillverkningsprocess skulle kunna skala bra till större tillverkningsinställningar. "Vi kan skapa avstämbara mekaniska egenskaper i filmen, "säger han." Och också viktigt är enhetens design. Eftersom vi kan förverkliga denna struktur, telefondrivna fodral eller självdrivna sensorsystem kan bli möjliga. "
