نفس بکشید تا ابرخازن&zwnjها را شارژ کنید ، میکروابرخازن&zwnjهای ارتقا یافته در دستگاه&zwnjهای پوشیدنی - پایگاه اینترنتی مأوا

به گزارش خبرنگار فناوری خبرنگاران، گروهی بین المللی از محققان به سرپرستی هوانیو چنگ از دپارتمان علوم مهندسی و مکانیک ایالت پن سیستم کشسانی را طراحی نموده اند که می تواند از تنفس و حرکات انسان در دستگاه های ناظر بر سلامتی پوشیدنی استفاده گردد.

به گفته این محققان نسخه های موجود باتری ها و ابرخازن ها که نیروی لازم برای دستگاه های تشخیص و ناظر بر سلامتی کشسان و پوشیدنی را فراهم می نمایند، دارای نواقصی از جمله ظرفیت پایین انرژی و کشسانی کم هستند.

چنگ گفت: کار ما با مطالعات قبلی متفاوت است. وقتی روی سنسور های گازی و دیگر دستگاه های پوشیدنی کار می کنیم، احتیاج داریم تا این دستگاه ها را با باتری برای نیروبخشی، ترکیب کنیم. استفاده از میکروابرخازن ها برای ما توانایی خودنیروبخشی سنسورها، بدون احتیاج به باتری را فراهم می نماید.

به عنوان جایگزین برای باتری ها، میکروابرخازن ها دستگاه های ذخیره انرژی هستند که می توانند در دستگاه های پوشیدنی جایگزین باتری های یون-لیتیومی شوند. میکروابرخازن ها چگالی نیروی بالایی دارند و می توانند سریعا شارژ و تخلیه شوند. با این حال، به گفته چنگ، وقتی برای دستگاه های پوشیدنی ساخته می شوند، میکروابرخازن های عادی معمولا دارای هندسه فشرده ساندویچی هستند که چنین ساختاری انعطاف پذیری ضعیف، فاصله انتشار یونی طولانی و یک فرایند همبستگی پیچیده هنگام ترکیب با الکترونیک های پوشیدنی نشان می دهند.

این موضوع باعث شد چنگ و گروهش ساختار های دستگاهی جایگزین و فرایند های یکپارچه سازی را کشف نمایند تا استفاده از میکروابرخازن ها را در دستگاه های پوشیدنی ارتقا دهند. آن ها یافتند که آرایش سلول های میکروابرخازن در یک طرح مارپیچ و پل جزیره-ای به پیکربندی اجازه می دهد تا در پل کشیده و خم شوند، درحالیکه تغییر شکل میکروابرخازن ها را کاهش می دهند. با استفاده از این طراحی میکروابرخازن ها در کشسانی افزایش نشان داده و اجازه می هند تا خروجی های ولتاژ تنظیم گردد. این ساختار می تواند تا 100 درصد به ابرخازن ها کشسانی بدهد.

با استفاده از نانوورقه های فوق نازک و غیرلایه ای فسفات روی و گرافن های سه بعدی برای طراحی پل جزیره ای، چنگ و همکارانش پیشرفت قابل ملاحظه ای در راهنمایی الکتریکی و تعدا یون های باردار جذب شده مشاهده کردند. این ثابت کرد که این آرایه های میکروابرخازن می توانند به طور موثر شارژ و تخلیه شوند و انرژی مورد احتیاج یک وسیله پوشیدنی را ذخیره نمایند.

سپس محققان این سیستم را با یک نانوژنراتور تریبوالکتریک ادغام کردند. این ادغام باعث فراوری سیستمی شد که خود، نیروی مورد احتیاج خود را تامین می نماید. چنگ گفت: وقتی ما این ماژول شارژ بی سیم را داریم، می توانیم براساس حرکاتی مانند خم شدن آرنج، نفس کشیدن یا صحبت کردن انرژی برداشت کنیم. حتی می توانیم از این حرکات کوتاه برای شارژکردن میکروابرخازن ها نیز استفاده کنیم.