우리의 일상 생활에서 가장 빈번한 경험 중 하나 인 Triboelectricity는 접촉 유발 전기 화입니다. 접촉 유발 전기는 두 표면이 접촉 및 분리 될 때 전기적으로 전하됩니다. Triboelectric 효과와 정전기 유도의 조합으로, Treg (Triboelectric Energy Generator)가 작고 불규칙한 기계적 에너지를 전력으로 변환하기 위해 조사되었다.
.TEG는 고출력 전환 효율, 대량의 전력 밀도, 저조 비용, 경량 및 광범위한 재료 선택을 포함하여 다른 에너지 수확 방식에 비해 고유 한 이점을 가지고 있습니다. 지난 5 년 동안 TEG에서 놀라운 진전이 이루어졌습니다. 현재 손바닥 크기의 TEG를 사용하면 수백 개의 가벼운 방출 다이오드 (LED)를 밝히고 작은 리유 이온 배터리를 충전 할 수 있습니다. 신축성 및 웨어러블 전자 제품의 신흥 요구로 인해 고무 기판에 제작 된 소프트 변형 가능한 전자 장치를 제조하는 것이 집중적 인 관심을 끌고 있습니다. 태양 전지, 열전 및 압전 장치와 같은 다른 에너지 수확 접근법과 비교할 때 TEG는 변형 가능한 에너지 발전기를 제조하는 데 더 적합하여 TEG는 불규칙한 신체 운동을 전기로 변환 할 수 있습니다.
많은 연구자들은 TEG가 얻은 전력을 증가시키는 다양한 방법을 시도했습니다. 그들의 주요 관심사는 접점에 의해 생성 된 표면 전하 수를 늘리는 방법이었습니다. 그러나, TEG에 의해 수확 된 전기는 생성 된 표면 전하로부터 얻어지지 않고, 수집 전극의 유도 전하로부터, 따라서 전극에서 효과적으로 유도 된 생성 된 표면 전하도 큰 전력을 수확하는데 중요하다. 불행히도 지금까지 TEG를 연구하는 연구원들은 정전기 유도의 중요성을 간과했습니다.
최신 작업에서 Unyong Jeong과 Pohang University of Science and Technology (Postech)의 동료들은 TEG의 효과적인 정전기 전하 유도에 대해 조사했습니다. 그들은 정전기 표면 전하가 전기장에 의해 전극으로 드리프트되고 전극에서 유도 된 반대 전하와 결합 된 것으로 밝혀졌다. 표면 전하는이 조합으로 사라 지므로 최대 전력은 예상보다 훨씬 적고 커패시터로 충전하는 것은 느립니다. 그들의 연구에 따르면 충전 조합을 차단하는 데는 효율적인 에너지 수확에 필수적입니다. 그들은 TEG 출력 전력을 크게 향상시킬뿐만 아니라 TEG에 큰 신축성을 제공하는 간단하고 효과적인 방법을 제시했습니다.
이 기사의 아이디어는 트리 보전 접촉 표면과 전극 사이에 신축성 절연 폴리머 인터레이어를 추가하는 것이 었습니다. 그들은 중간 층으로서 폴리 디지 먼실 실록산 (PDMS) 실리콘 고무를 사용했다. 이론적 모델에 기초한 계산에 따르면, PDMS 인터레이어는 폴리 (비닐 리덴 불소) (PVDF) 및 나일론 6 접촉층과 비교하여 높은 밀도의 심해 충전 트랩을 갖는다. 얇은 PDMS interrayer의 깊은 전하 트랩은 전하 조합을 효과적으로 억제하고 오랜 기간 동안 전하를 보존함으로써 트리 보전 표면의 절대 표면 전위를 증가시켰다.
.결과적으로 PDMS 인터레이어를 추가하면 TEG의 출력 전력 밀도 (20.8 w/mby gentle 탭핑)를 크게 향상 시켰으며, 이는 인터레이어가없는 TEG에 비해 173 배 증가한 것입니다. PDMS 인터레이어의 탄성 특성을 이용함으로써,이 연구는 반복 된 스트레치 사이클 동안 50% 신장에서 안정적인 성능을 보여주는 고성능 스트레치 가능한 TEG를 보여줍니다. 스트레치 가능한 TEG는 손가락으로 부드럽게 두드리면 80 개의 상용 LED를 밝힙니다. 이 연구의 결과는 고성능 신축성 자체 구동 전자 시스템을 달성하기위한 재료 설계에 대한 과학적 통찰력을 제공합니다.
이러한 결과는 최근 저널 Nano Energy 에 발표 된 고성능 신축성 트리 보전 전기 나노 노출기를위한 신축성 딥 트랩 인터레이어를 추가하는 기사에 설명되어 있습니다. . 해당 저자는 한국 Pohang University of Science and Technology (Postch)의 Unyong Jeong 교수입니다. Postech의 Dong Wook Kim 은이 작품의 첫 번째 저자입니다.
