Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Схематическое изображение пьезогенератора и механизм генерации тока.
Риунок 2. а) Временная развертка напряжения при приложении гармонически меняющейся силы с частотой 250 рад/с и максимальной деформации инкапсулирующего слоя PDMS 12%. b) Зависимость напряжения от деформации нановолокон PZT при частоте внешней периодической силы 250 рад/с. с) Зависимость напряжения от частоты внешней гармонической силы при максимальной деформации PDMS 2.25%. d) Зависимость мощности, доставляемой нагрузочному резистору, от его сопротивления.

Пьезогенератор - перспективный источник питания

Ключевые слова:  источник питания, пьезоэффект

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

03 июля 2010

Товарищам ученым ну никак не дает покоя идея "умной одежды". Итого, примерно пятая публикация на одну и ту же тему (но свежая).

С развитием технологий человечество расходует все меньше энергии понапрасну. Задумывались ли Вы когда-нибудь о том, что энергия, выделяемая в результате ваших повседневных, казалось бы малозначительных движений, может, подзарядить Ваш плеер, спокойно томящийся в кармане? Или как бы Вы отнеслись к наручным часам, подзаряжающимся лишь благодаря возбуждению, передаваемому Вашим сердцебиением? Фантастика скажите Вы, но коллектив исследователей из стэндфордского университета попытался сделать мечту реальностью.

Как ни трудно догадаться, в основе предложенного американскими исследователями наногенератора лежит пьезоэффект, заключающийся в поляризации диэлектрика под действием внешних механических напряжений. Подавляющее большинство таких устройств построено из нанонитей, нановолокон или нанотрубок таких соединений как оксид цинка, титанат-цирконат свинца и титанат бария, обладающих наиболее высокими пьезоэлектрическими константами. Однако основной трудностью, с которой приходилось сталкиваться ученым ранее, было недостаточное выходное напряжение таких миниатюрных наногенераторов, вызванное невозможностью получать нанонити длиной более 50 мкм и диаметром менее 100 нм.

В качестве объекта исследования ученые выбрали титанат-цирконат свинца (PZT), благодаря его высокому пьезоэлектрическому напряжению и высокой диэлектрической проницаемости. Объемный PZT, впрочем, как и тонкие пленки вкупе с микроволокнами являются довольно хрупким материалом, что сводит на нет его практическое применение. Однако нанонити PZT, полученные методом электроспинига, обладают достаточной механической гибкостью и прочностью. Варьируя концентрацию поливинилпирролидона в золь-гель растворе PZT, исследователям удалось получить нанонити диаметром 60 нм, которые были нанесены на массив платиновых проводов, в свою очередь, собранных на кремниевой подложке. После нанесения нанонити были обрезаны, для чего на них было подано удельное напряжение 4В/мкм при температуре выше 1400 в течение 24 часов. В довершение, пьезогенератор был инкапсулирован полидиметилсилоксаном.

В ходе испытаний пьезогенератора при его нагружении тефлоновым бруском, исследователям удалось получить максимальное напряжение 1.6 В, соответствующее напряжению пальчиковой батарейки, что является уже вполне приемлимым значением для промышленного применения. Последнему способствует также гибкость в выборе материала подложки и материала для инкапсуляции, позволяющая добиться необходимых механических свойств для каждого конкретного случая.


Источник: Nano Letters



Комментарии
Oleg, 03 июля 2010 21:08 
Надо побольше таких иследований.
Gromolyot, 04 июля 2010 00:34 
" После нанесения нанонити были обрезаны, для чего на них было подано удельное напряжение 4В/мкм при температуре выше 140 С в течение 24 часов." Может быть трудности перевода? Зачем обрезаны? Почему по столь странной технологии? Может их так поляризовали?
Да, вы правы, речь шла о поляризации: Finally, the PZT nanofibers were polled by
applying an electric field of 4 V/ μm across the electrodes
(Figure 1d) at a temperature of above 140 °C for about 24 h, не обратил внимания на картинку.
Интересно какое напряжение выдаст при 70 рад/с.
---
Интересно какое напряжение выдаст при 70 рад/с.
---

Рад - подразумевается доза ионизирующего излучения? Думаю, тупо сгорит.

Ёлки-палки. Мощность 0,03 микроватта впечатляет. Чем они вообще думают, когда пишут о применении этих устройств?
Да ладно Вам, зато авторы похвастались высоким напряжением!
Прогрессирующий позитивизьм и оптимизьм - это хорошо!!
Идея забавная, хотя и вполне бессмысленна с точки зрения практической. Лучше уж использовать энергию ходьбы или махания конченостями с помощью акселерометра - или устраивать специальные комнаты с торчащими из стен рычагами и запускать туда подростков, как это видел на одной планете Ийон Тихий!
Информация интересная.

Небольшая правка:
в тексте: "ни трудно",
должно бы быть: "нетрудно".

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Танцующая магнитная жидкость (полная версия)
Танцующая магнитная жидкость (полная версия)

Менделеев - 2012
С 3 по 6 апреля на базе Химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета пройдёт VI Всероссийская конференция по химии молодых учёных, аспирантов и студентов «Менделеев-2012». Срок регистрации - 12 февраля.

Пресс-конференция «Об итогах четвертого премиального цикла по присуждению премии Президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых ученых за 2011г.».
Названы имена лауреатов премий Президента РФ в области науки и инноваций для молодых учёных 2011 года на пресс-конференции, которая состоялась 6 февраля 2012 г в Президиуме РАН.

8 февраля - День Российской Науки
8 февраля - День российской науки, российские ученые принимают поздравления от коллег и высших лиц государства

Химия и жизнь: Квазикристаллы и квазиобразование
Захар Гельман
Интервью с автором открытия квазикристаллов, Лауреатом Нобелевской премии по химии 2011 г. Д. Шехтманом. Даниэль Шехтман рассказывает о том, как трудно ему было убедить коллег в существовании квазикристаллов. Например, выдающийся химик-кристаллограф Лайнус Полинг (с которым Шехтман был хорошо знаком и которому пытался объяснить свое открытие в личных беседах) так и не поверил в их реальность. Значительная часть интервью посвящена проблемам школьного образования. Шехтман считает, что нынешний уровень среднего образования в области естественных наук недостаточен во всем мире: «Нынешнее поколение не может ограничивать себя просто грамотностью. Пусть даже компьютерной».

Так ли запрещены запрещенные переходы?
Уточникова Валентина Владимировна
Очень часто на конференциях даже самого высокого уровня приходится слышать, как участники, будто заученное заклинание, произносят одни и те же слова, будучи совершенно не в состоянии объяснить значение произносимых слов. Одним из таких заклинаний является «снятие запрета в комплексах тяжелых металлов из-за спин-орбитального взаимодействия». Какого запрета? Насколько тяжелых металлов? И что же такое – это волшебное спин-орбитальное взаимодействие? Давайте разберемся.

Создание собственной палитры в программе обработки изображений микроскопии «Фемтоскан»
Анастасия Большакова
В статье продемонстрировано, каким образом можно создавать собственные палитры в программе обработки изображений микроскопии "Фемтоскан", а также показано, в каких случаях какие палитры предпочтительнее выбирать.

Нанометр - 65
ФНМ МГУ

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.

Проекты или прожекты?

Проектная деятельность школьников становится все более популярной, фактически превращается в "обязаловку" для школ и их воспитанников. При этом, что это такое и как с этим быть, знают не очень многие. Этот небольшой опрос ставит себе целью оценить, как сейчас понимаются вопросы проектной деятельности всеми потенциальными участниками этого непростого процесса.

Жизнь и смерть российских научных журналов

Непопулярный опрос о давно наболевшей проблеме... а также небольшое обсуждение, к чему это все может привести и как с проблемой бороться... если еще можно бороться. Как всегда, обещаем, что если что - то интересное выйдет, попробуем использовать стагнирующий "Нанометр" для борьбы за светлое будущее, конечно же, и с Вашей помощью тоже...



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.