НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Устройство, изготовленное командой во главе с исследователями из Индийского технологического института Харагпур (IIT), имеет замечательную эффективность преобразования энергии - 62%, высокий выходной ток (более 12 микроампер), напряжение (около 61,5 В) и мощность (более 9 мВт на см³).

Разработчики Бхану Бхусан Хатуа (на фото слева) и Суманта Кумар Каран - (справа) сообщают, что устройство обладает высокой механической прочностью и химической стабильностью. При этом пьезоэлектрический наногенератор имеет высокую эффективность преобразования энергии.

Высокое выходное напряжение наногенератора может быть использовано для освещения около 100 коммерчески доступных микроваттных светодиодов.

Витамин В2 придает пьезоэлектрические свойства ПВДФ

Команда под руководством Бхану Бхусана Хатуа из Центра материаловедения института Харагпур, использовала известный витамин В2 для стабилизации пьезоэлектрического фторполимера PVDF (поливинилидендифторида) в бета-кристаллической фазе и тем самым улучшила его пьезоэлектрические характеристики. Результаты работы были опубликованы в Nano Energy.

Около 80% фторопласта PVDF находится в альфа-фазе, которая не является пьезоэлектрической по своей природе. При добавлении витамина В2 он связывается с PVDF и вызывает конформационное изменение углеродной цепи PVDF.

«Это приводит к тому, что PVDF меняет свою фазу с альфа на преимущественно (более 93%) бета форму, которая отвечает за пьезоэлектрические свойства», - говорит профессор Хатуа. «Наногенератор также полностью органический и биосовместимый, поэтому его можно использовать в приложениях как in vitro, так и in vivo».

Доля бета-фазы в PVDF и, следовательно, выходного напряжения и силы тока возрастала с увеличением количества добавляемого к нему витамина В2, достигая максимума при 5% масс. согласно исследованиям Суманте Кумар Каран из IIT Харагпур, первого автора статьи. Чтобы изготовить наногенератор, исследователи сделали две тонкие пленки, изготовленные путем смешивания витамина В2 и фторопласта PVDF и нанесения покрытия методом центрифугирования. Пленки с электродами, прикрепленными и разделенными нейлоновой сеткой, затем склеивают. Было установлено, что устройство обладает хорошей гибкостью и долговечностью.

Высокая чувствительность

«Было установлено, что устройство чувствительно даже к очень небольшим внешним воздействиям, таким как прикосновение, изгиб и воздушный поток», - говорит Сандип Маити, соавтор статьи.

Он также продемонстрировал высокую механическую долговечность - никаких изменений в выходной производительности не наблюдалось в течение примерно 180 000 циклов и также химическую стабильность в течение 10 недель, что делает устройство пригодным для различных применений, включая электронный мониторинг здоровья.

Когда наногенератор был изготовлен в виде тонкой пленки и помещен на запястье, он мог преобразовывать биомеханическую энергию в электрическую - 0,15 В. В то же самое время, когда он был помещен в горло, и человек говорил - 0,5 В, полоскал горло - 1,6 В или глотал - 0,29 В. При нажатии пяткой устройство выдавало около 58 вольт и около 79 вольт при помещении его под работающую машину. Таким образом этот наногенератор мог бы преобразовать давление падающей из крана воды в электричество. При размещении на колонках устройство получало энергию от звука. Точно так же, когда оно помещалось на крышку настольного вентилятора, оно оказывалось способным преобразовывать давление ветра в электричество.

Разработчики утверждают, что хотели бы использовать это устройство для преобразования сердцебиения с целью питания электроэнергией кардиостимулятора в комплекте с аккумулятором. Они также собираются исследовать масштабные применения своего наногенератора, планируя разместить устройство на танцполе (!) и с оптимизмом смотрят на коммерциализацию технологии в ближайшем будущем.

 

Источник: The Hindu