En ny typ av ultraeffektiv, nanotunnt material kan främja självdriven elektronik, bärbara teknologier och till och med leverera pacemakers som drivs av hjärtslag.

Det flexibla och utskrivbara piezoelektriska materialet, som kan omvandla mekaniskt tryck till elektrisk energi, har utvecklats av ett australiensiskt forskarlag under ledning av RMIT University.

Det är 100, 000 gånger tunnare än ett människohår och 800 % effektivare än annan piezoelektrik baserad på liknande giftfria material.

Viktigt, forskare säger att det enkelt kan tillverkas genom en kostnadseffektiv och kommersiellt skalbar metod, använda flytande metaller.

Huvudforskaren Dr. Nasir Mahmood sa att materialet, detaljerad i en ny Material idag studie, var ett stort steg mot att förverkliga den fulla potentialen hos rörelsedrivna, energiskördande anordningar.

"Tills nu, den bäst presterande nanotunna piezoelektriken har varit baserad på bly, ett giftigt material som inte är lämpligt för biomedicinskt bruk, "Mahmood, en rektors forskarassistent vid RMIT, sa.

"Vårt nya material är baserat på giftfri zinkoxid, som också är lätt och kompatibel med silikon, gör det enkelt att integrera i nuvarande elektronik.

"Det är så effektivt att allt du behöver är ett enda 1,1 nanometer lager av vårt material för att producera all energi som krävs för en helt självförsörjande nanoenhet."

Materialets potentiella biomedicinska tillämpningar inkluderar interna biosensorer och självdrivande bioteknik, såsom enheter som omvandlar blodtrycket till en strömkälla för pacemakers.

Den nanotunna piezoelektriken skulle också kunna användas i utvecklingen av smarta oscillationssensorer för att upptäcka fel i infrastruktur som byggnader och broar, särskilt i jordbävningsutsatta områden.

Exempel på energiskördande teknologier som skulle kunna levereras genom att integrera det nya materialet är smarta löparskor för laddning av mobiltelefoner och smarta gångvägar som utnyttjar energi från fotsteg.

Flexibel nanogenerator:hur materialet är tillverkat

Det nya materialet är framställt med hjälp av ett flytande metalltryck, pionjär vid RMIT.

Zinkoxid värms först tills den blir flytande. Denna flytande metall, en gång exponerad för syre, bildar ett nanotunnt lager ovanpå — som huden på uppvärmd mjölk när den svalnar.

Metallen rullas sedan över en yta, att skriva ut nanotunna ark av zinkoxidens "hud".

Den innovativa tekniken kan snabbt producera storskaliga ark av materialet och är kompatibel med alla tillverkningsprocesser, inklusive roll-to-roll (R2R) bearbetning.

Forskarna arbetar nu med ultraljudsdetektorer för användning i försvars- och infrastrukturövervakning, samt undersöka utvecklingen av nanogeneratorer för att skörda mekanisk energi.

"Vi är angelägna om att utforska kommersiella samarbetsmöjligheter och arbeta med relevanta industrier för att föra ut framtida kraftgenererande nanoenheter på marknaden, sa Mahmood.