Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nanostruktury z ZnO mogą być przyszłością zasilania elektroniki noszonej

ghost666 22 Sty 2015 13:43 1251 0
  • Nanostruktury z ZnO mogą być przyszłością zasilania elektroniki noszonejNaukowcy z Korei Południowej od dawna zajmuje się zagadnieniem wykorzystania nanomateriałów opartych o tlenek cynku (ZnO) jako platformy do konstrukcji generatorów piezoelektrycznych, pozwalających na przetwarzanie siły na prąd elektryczny. Naukowcy zagadnieniem zajmują się już od pięciu lat.

    Zespół badaczy z Korei, skupiony w Koreańskim Instytucie Zaawansowanej Nauki i Technologii (KAIST), skupił się na wykorzystaniu piezoelektrycznych własności materiałów opartych o ZnO w celu stworzenia systemu pozwalającego na konwersję energii mechanicznej na energię elektryczną. Systemy takie miałyby w przyszłości zasilać mikroukłady integrowane na przykład z ubiorem.

    W swojej ostatniej publikacji, która ukazała się w czasopiśmie Applied Physics Letters, opisują oni, jak wykorzystać można oparte o tlenek cynku nanostruktury jako nanogeneratory elektryczności dedykowane do implementacji w elektronice noszonej. Artykuł ten dostępny jest tutaj http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/106/2/10.1063/1.4904270 .

    "Nanostruktury oparte o ZnO są szczególnie dobre jako funkcjonalne elementy nanogeneratorów elektrycznych dzięki szeregowi ich własności fizycznych i chemicznych, takich jak przezroczystość optyczna, wysoka biokompatybilność, stabilność chemiczna i łatwość formowania nanostruktur, a także własności piezoelektryczne i półprzewodzące" - mówi profesor Giwan Yoon, pracujący w KAIST na wydziale inżynierii elektrycznej.

    Elastyczność materiału jest kluczową cechą, jaką charakteryzują się oparte o ZnO nanogeneratory piezoelektryczne. Aby osiągnąć wysoki stopień elastyczności tych nanostruktur, naukowcy wykorzystali nanopręty i nanodruty z ZnO wykazujące własności piezoelektryczne i umieścili je pomiędzy dwoma elektrodami wykonanymi na elastycznym podłożu.

    "Podczas gdy elastyczne układy dają się łatwo wyginać, naprężone elementy wykonane z tlenku cynku generują ładunek, który z kolei generuje pole elektryczne" - mówi profesor Yoon. "Pozwala to na zbieranie ładunku na elektrodach, co przekłada się na generację prądu elektrycznego płynącego w zewnętrznym obwodzie. Prąd ten można wykorzystać bezpośrednio lub przechowywać w dedykowanych do tego elementach".

    Aby upewnić się, iż ładunek będzie akumulował się na elektrodach, naukowcy skupili się na sposobie nakładania materiałów izolujących tak, że wytworzy się dostatecznie wysoka bariera potencjału pozwalająca na akumulację ładunku, a jednocześnie warstwa izolująca nie będzie miała istotnego wpływu na własności piezoelektryczne systemu.

    Co jest wyjątkowe w opisywanej pracy, to fakt, iż naukowcy w celu realizacji postawionego sobie zadania opracowali zupełnie nowy materiał izolujący, który oparty jest o tlenek cynku i azotek glinu (AlN).

    "Odkryliśmy, że wprowadzenie izolującej warstwy AlN do opartego o ZnO układu zbierającego energię mechaniczną doprowadziło do znacznego poprawienia jego parametrów - niezależnie od grubości warstwy izolującej i jej położenia w układzie" - mówi Eunju Lee, badacz pracujący w grupie profesora Yoona. "Dodatkowo także napięcie wyjściowe i jego polaryzacja zależą od grubości i pozycji stosów warstw złożonych z ZnO i AlN", jednakże to musi zostać jeszcze dokładniej przez nas przebadane.

    Naukowcy wierzą, że ich praca pozwoli na stworzenie platformy, która po dalszej optymalizacji projektu i konfiguracji warstw w układzie, pozwoli na stworzenie efektywnych układów zbierających energię mechaniczną. Profesor Yoon dodaje jeszcze: "Urządzenie to jest szczególnie użyteczne w systemach elektronicznych, które powinny same się zasilać, które wymagają tak wszechobecności, jak i długiej pracy, takich jak systemy komunikacji bezprzewodowej, przenośne monitory stanu zdrowia, ale także systemy monitoringu stanu środowiska czy implanty medyczne".

    Źródło:

    http://spectrum.ieee.org/nanoclast/consumer-e...es-take-another-step-in-powering-microdevices

  Szukaj w 5mln produktów