超微触觉传感器的工作原理是静电

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二维弯曲纳米结构,效率提高40%。

在物联网驱动下的超互联世界中,能够随时随地发送和接收信号和信息的超微型、低功耗传感器和设备将成为人们生活中不可分割的一部分。问题是如何持续地向无数连接到该系统的电子设备供电。这是因为用传统的充电和更换方式很难减少电池的大小和重量。

人们认为摩擦发电机可以从根本上解决这个问题。它通过不同材料之间的接触产生摩擦电,以半永久的方式产生能量,就像日常生活中产生静电一样。

韩国科学技术研究院(KIST)宣布,一个博士领导的研究小组Seoung-Ki李中心的功能复合材料研究开发了一种接触式传感器,提高了摩擦生电效率40%以上通过形成褶皱结构化二硫化钼Chang-Kyu桢的联合研究,先进材料工程教授JeonBuk国立大学。

普通摩擦发电机不能应用于可穿戴电子设备,因为如果提高其容量以产生足够的电力,它们将变得过大和过重。为了找到解决方案,一些研究正在进行,包括应用原子薄且具有优异物理性能的二维半导体材料作为产生摩擦电的活性层。

摩擦电产生的强度根据两种接触材料的类型而变化。在过去使用的二维材料中,电荷与绝缘材料之间的转移并不顺利,从而大大降低了摩擦电产生的能量输出。

由KIST和Jeonbuk国立大学组成的联合研究小组调整了二硫化钼(MoS2)的性质,这是一种二维半导体,并改变了它的结构,以提高摩擦发电效率。该材料在半导体制造过程中应用的强热处理过程中发生皱折,这导致材料具有内应力施加的皱褶。由于褶皱有助于增加单位面积的接触面积,表面皱褶的二硫化钼装置可以比同类的平板装置多产生约40%的功率。不仅如此,在循环实验中,即使重复10,000次,摩擦电输出也保持在稳定水平。

通过将上述开发的弯曲的二维材料应用到可用于触控板或触摸屏显示器的触摸传感器上,联合研究小组设计出了一种轻便灵活的无需电池即可运行的自供电触摸传感器。这种类型的触控传感器发电效率高,对刺激敏感,即使在很小的力度下也能识别触控信号,不需要任何电能。

Seoung-Ki李从基斯博士说,“;控制半导体材料的内应力是一个有用的技术在半导体行业,但这是第一次,材料合成技术,包括二维半导体材料的合成和应用程序的内部压力同时implemented”它提供了一种通过将该材料与聚合物结合来提高摩擦发电效率的方法,并将为基于二维物质的下一代功能材料的开发提供催化剂。

参考文献:激光定向合成用于增强触觉传感器摩擦电气化的应变诱导皱巴巴的MoS2结构由Seoungwoong Park, Jiseul Park, Yeon-gyu Kim, Sukang Bae, Tae-Wook Kim, kwiil Park, Byung Hee Hong, Chang Kyu Jeong and Seoung-KiLee, 2020年8月14日,纳米能源。

本研究获得了科学与信息技术部(MSIT)的资助,是KIST机构研发计划和未来研究人员支持计划的一部分。发表在最新一期纳米技术领域国际领先期刊《纳米能源》(IF: 16.602, JCR领域排名4.299%)上。