再也用不着充電寶?萊斯大學提出基於石磨烯的穿戴式發電機_風聞
TechEdge科技边界-2019-06-03 21:23
將人類移動的動能轉化為能量的穿戴設備的設計並不是新鮮事,但過去這類設備通常都有不少電子電路或金屬成分,在穿戴上帶來的額外負擔使這些設計變得不那麼便利,也降低了這類設備的實用性與吸引力。
美國萊斯大學的化學家James Tour則是提出了相當有趣的解法,他發明了一種新材料,可以有效通過類似在頭髮上搓氣球的摩擦電效應來取得電能。
James Tour使用了一種激光誘導的石磨烯材質(laser-induced graphene,簡稱LIG),組成小功率,但完全無金屬的材質,可以通過摩擦電效應,通過接觸聚集的電荷,然後拉開,使表面電荷積聚,從而引導發電。
在實驗中,他把摺疊起來的LIG材料連接到發光二極管上,通過穿戴者的動作,可以汲取到足夠的能源讓發光二極管發光。另外,他也把一塊比較大的LIG材質貼到拖鞋足跟上,通過行走時產生的反覆接觸,也能產生足夠的電流來對小電容進行充電。
James Tour表示,這種設備可以很有效率的利用行走時軀幹或肢體擺動,以及腳跟位移時所產生的多餘能量。
LIG是當化學品的聚合物或其它材料的表面通過激光加熱產生的石墨烯泡沫,只留下二維碳互連的薄片。該實驗室首次在聚酰亞胺材料上產生LIG,隨後也在食品、處理過的紙張和木材成功製造LIG。
該實驗室把這些從聚酰亞胺,軟木等材料所產生的LIG電極材料組裝起來進行摩擦實驗。在量化其產生的接觸帶電靜電荷能力的兩端材料後,得到了相當不錯的的實驗結果。
在實驗過程中,這些LIG材料噴上作為保護塗層的負聚酰亞胺用聚氨酯,其也充當摩擦陽性材料的噴霧,然後被摺疊起來。進行發電實驗時,電極被帶到一起,電子轉移到從聚氨酯的聚酰亞胺。LIG在接觸和分離過程中可以通過外部電路被存儲到重新平衡內置靜電荷的電荷。摺疊LIG產生約1千伏,而材料在經過5000摺疊循環後,依然保持穩定。
在最佳的實驗結果中,使用LIG的複合發電材料可以產生3.5千伏,8mW的峯值功率的電壓。
研究人員指出,即便是一小片貼在拖鞋後的發電材質,通過走路,可以在一公里的步行距離中累積22毫焦耳的電容,而這也表示,該材質擁有足夠的發電效率來為主流的穿戴電子和移動智能設備進行充電,只要這些設備的使用者動起來即可。