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新型“織物”將運動轉化為電能
2022年06月05日    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com    |  投稿

新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)的科學家開發了一種可拉伸防水的“織物”,可以將身體運動產生的能量轉化為電能。

織物中的一個關鍵成分是聚合物,當受到擠壓或擠壓時,它會將機械應力轉化為電能。它還采用可拉伸氨綸作為基層,并與橡膠狀材料相結合,以保持其堅固、靈活和防水。

4月,在科學雜志《先進材料》上報道的一項概念驗證實驗中,南洋理工大學新加坡分校的研究小組表明,輕敲一塊3厘米乘4厘米的新織物,產生的電能足以點亮100個LED。

洗滌、折疊和弄皺織物不會導致任何性能下降,并且可以在長達五個月的時間內保持穩定的電力輸出。

領導這項研究的材料科學家、南洋理工大學副教務長(研究生教育)LeePooi-See教授,說:“已經有很多人嘗試開發出可以從運動中獲取能量的織物或服裝,但一個巨大的挑戰是開發出一種在洗滌后功能不會退化的東西,同時保持良好的電輸出。在我們的研究中,我們證明了我們的原型在洗滌和弄皺后仍能正常工作。我們認為它可以編織成t恤衫或集成到鞋底,以收集身體最小運動的能量,將電力輸送到移動設備。"

獲取替代能源

南洋理工大學研究小組開發的發電織物是一種能量收集裝置,可以將日常生活中最小的身體運動產生的振動轉化為電能。原型織物通過兩種方式產生電:當它被擠壓或擠壓時(壓電),以及當它與其他材料接觸或摩擦時,如皮膚或橡膠手套(摩擦電效應)。為了制造原型,科學家們首先通過絲網印刷一種由銀和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)組成的“墨水”來制造一種可拉伸電極,SEBS是一種類似橡膠的材料,存在于牙齒和把手中,使其更具伸縮性和防水性。然后將該可拉伸電極連接到一塊納米纖維織物上,該織物由兩種主要成分組成:聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDFHPF),一種在壓縮、彎曲或拉伸時產生電荷的聚合物;無鉛鈣鈦礦,一種在太陽能電池和LED領域很有前途的材料。

南洋理工大學博士生蔣峰是研究團隊的一員,解釋:“在PVDF-HPF中嵌入鈣鈦礦可以增加原型的電輸出。在我們的研究中,我們選擇無鉛鈣鈦礦作為一種更環保的選擇。雖然鈣鈦礦本質上是易碎的,但將其集成到PVDF-HPF中可以使鈣鈦礦具有優異的機械耐久性和靈活性。PVDF-HPF還為鈣鈦礦提供額外的保護層,增加其力學性能和穩定性。"

其結果是一種原型織物,每平方米可產生2.34瓦的電能鈥攅無法為小型電子設備供電,如LED和商用電容器。概念驗證為了證明他們的原型織物是如何工作的,南洋理工大學的科學家展示了一只手連續敲擊一塊3cm×4cm的織物,可以點亮100個LED,或給各種電容器充電,這些電容器是存儲電能的設備,在手機等設備中都可以找到。該織物具有良好的耐久性和穩定性鈥攊ts的電氣性能在清洗、折疊和弄皺后沒有惡化。

它還繼續產生長達五個月的連續穩定電力輸出??茖W家們表明,他們的織物可以通過將其固定在手臂、腿、手和肘部以及鞋子的鞋墊3上,從而利用人類一系列運動產生的能量,并且不會對運動產生影響。李教授表示:“盡管電池容量有所提高,電力需求有所減少,但可穿戴設備的電源仍然需要頻繁更換電池。我們的研究結果表明,我們的能量收集原型織物可以利用人類的振動能量,潛在地延長電池的壽命,甚至可以構建自供電系統。據我們所知,這是第一款基于鈣鈦礦的混合能源d該設備穩定、可拉伸、透氣、防水,同時能夠提供出色的電輸出性能。"

這個基于織物的能量收集原型建立在南洋理工大學團隊的工作基礎上,該團隊致力于研究如何清除環境中產生的能量。例如,該團隊最近開發了一種可能安裝在屋頂或墻上的薄膜,以利用落在薄膜上的風或雨滴產生的能量。該團隊目前正在研究如何將同一種織物進行調整,以獲取不同形式的能量。

標簽:技術中心,窗簾家紡
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