청정 에너지에 굶주린 세상에서 엔지니어들은 우리 주변의 단순한 기계적 진동을 전기로 변환하여 심박 조율기에서 우주선에 이르기까지 모든 센서에 전원을 공급하는 새로운 재료를 만들었습니다.

차세대 시스템은 워털루 대학과 토론토 대학의 연구원들이 10년 동안 연구한 최초의 제품이며, 소형이고 안정적이며 저비용이며 매우 환경 친화적입니다.

Waterloo의 연구원이자 이 프로젝트에 대한 새로운 연구의 공동 저자인 Asif Khan은 “우리의 돌파구는 재생 불가능한 에너지원에 대한 의존도를 줄임으로써 상당한 사회적, 경제적 영향을 미칠 것입니다.”라고 말했습니다. “우리는 역사상 그 어느 때보다 이 순간에 이러한 에너자이저가 더 절실히 필요합니다.”

Khan과 동료들이 개발한 시스템은 압전 효과에 의존하는데, 압전 효과는 적절한 재료를 압착하여 전류를 생성합니다. 기계적 진동이 한 예입니다.

이 효과는 1880년에 발견되었으며 그 이후로 석영 및 Rochelle 염과 같은 제한된 수의 압전 재료가 음파 탐지기 및 초음파에서 마이크로파에 이르는 기술에 사용되었습니다.

문제는 지금까지 상업용 장치에 사용되는 전통적인 압전 재료가 전기를 생성하는 능력이 제한적이라는 것입니다. 그들은 또한 칸이 “환경과 인간의 건강에 좋지 않다”고 설명하는 납을 자주 사용합니다.

연구원들은 두 가지 문제를 모두 해결했습니다.

그들은 결정장의 자발적인 기하학적 왜곡과 관련된 잘 알려진 화학 개념인 Jahn-Teller 효과를 사용하여 edabco 염화구리라고 하는 금속 할로겐화물 분자 화합물의 큰 단결정을 성장시키는 것으로 시작했습니다.

그런 다음 높은 압전 재료를 사용하여 인간의 움직임에서 자동차에 이르기까지 모든 동적 조건에서 작은 기계적 진동을 수확할 수 있는 기록적인 에너지 밀도의 나노 발전기를 제조하는 데 납이나 재생 불가능한 에너지가 필요하지 않다고 Khan이 말했습니다.

나노발전기는 2.5평방센티미터로 명함 두께 정도의 작은 크기로 수많은 상황에서 쉽게 사용할 수 있다. 그것은 다른 장치와 데이터를 연결하고 교환하는 센서 및 소프트웨어가 내장된 사물의 급성장하는 글로벌 네트워크인 사물 인터넷에 필요한 수십억 개를 포함하여 다양한 전자 장치의 센서에 전력을 공급할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

박사.. 다이안 반미래에는 항공기의 진동이 감각 모니터링 시스템에 전력을 공급하거나 사람의 심장 박동이 배터리가 없는 심박 조율기를 계속 작동시킬 수 있다고 Waterloo Institute for Nanotechnology의 연구원이 말했습니다.

“우리의 새로운 재료는 기록적인 성능을 보여주었습니다.”라고 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Pan은 말했습니다. “그것은 이 분야를 위한 새로운 길을 제시합니다.”

연구, 변형 가능한 Jahn-Teller 분자 금속 할로겐화물의 큰 압전 반응Nature Communications에 게재되었습니다.