цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Будущее гибкой носимой электроники в синтезе жидкого металла


Будущее гибкой носимой электроники в синтезе жидкого металла

Автор: Mike(admin) от 15-07-2020, 05:15

Атомно-тонкий моносульфид олова (SnS) проявляет пьезоэлектрический эффект, который может преобразовывать механические силы в электрическую энергию. Они также физически гибки. Эта комбинация свойств указывает на использование этого материала для преобразования случайного движения человека в крошечные количества электричества, процесс, называемый наногенерированием.


Будущее гибкой носимой электроники в синтезе жидкого металла

Исследователи из Fleet, австралийского исследовательского сообщества, включая Университет Нового Южного Уэльса и Университет RMIT, сообщают о своем прогрессе в преодолении значительных трудностей, связанных с синтезом атомарно-тонкого монослоя SnS.


Они видят одну из конечных целей исследования как разработку гибких наногенераторов, которые люди будут носить для питания носимых или внутренних биодатчиков с автономным питанием. Считается, что атомно-тонкий SnS обладает сильными пьезоэлектрическими свойствами. Однако до настоящего времени использование этого потенциала затруднялось производством достаточно больших партий высококристаллического монослоя SnS.


Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications. Метод, используемый в синтезе, включает плавление олова (Sn) в присутствии газообразного сероводорода (H2S). Затем производилось ван-дер-ваальсовское отслаивание SnS, образованного на поверхности олова. Этот метод в равной степени применим и к другим монохалькогенидам IV монослоя, которые также должны обладать высокими пьезоэлектрическими свойствами. К ним относятся GeS, GeSe и SnS. Было подтверждено, что монослой SnS обладает высокой подвижностью носителей и пьезоэлектрическим коэффициентом.


Это означает, что любая приложенная деформация приведет к более высоким пиковым значениям генерируемого напряжения и мощности нагрузки, чем любой другой известный 2D наногенератор.


Будущее гибкой носимой электроники в синтезе жидкого металла

Монослои SnS расслаивались либо на гладкие листы слюды из фторфлогопита размером 50 × 20 мм, либо на полидиметилсилоксан (PDMS). Для обеспечения гибкости толщина подложки из слюды была уменьшена до 20 мкм. Затем последовало нанесение 10/100 нм Cr-Au электродов. Ширина электродов составляла 2 мм, с расстоянием между ними 40 мкм. Были построены устройства с двумя и двумя электродами. Многоэлектродные устройства состояли из 15 пар шириной пальца 100 мкм. Серебряная паста использовалась для соединения электрических проводов с контактными площадками электродов. Последним этапом было нанесение слоя инкапсуляции из PDMS на верхнюю часть устройства для инкапсуляции с целью пассивации и для поддержки тонких листов слюды. Для разработки гибких наногенераторов процесс включал подложку PDMS со слоем полиамида, необязательно используемого для капсулирования.


Беда носимых устройств обуславливается их мощностью и энергопотреблением. Батареи должны быть заменяться. Чтобы обойти эту трудность, инженеры испробовали множество оригинальных средств, в том числе электрическую энергию ближних радиоволн. Самое интересное, что они используют лактат, богатое энергией соединение, содержащееся в поте человека. Носимый предмет должен быть неосуществимо близко к радиоисточнику, чтобы использовать его лучистую энергию, и люди не всегда потеют.


Это развитие актуально не только для носимых устройств, но и для имплантатов, потому что есть движение внутри человеческого тела и снаружи. И, конечно же, замена батареи внутри живого человека требует хирургического вмешательства, необходимость в котором будет предотвращена пьезоэлектрическим наногенератором.


Устройства, использующие эту новую технологию, также имеют значение для Интернета вещей, где замена батареи также является проблемой. Пьезоэлектрический наногенератор может использовать любой тип механического возмущения для создания удаленного источника электричества, который может храниться в конденсаторе, ожидая, пока удаленный датчик сделает свой отчет.




© digitrode.ru


Теги: носимая электроника




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий