일본 쓰쿠바, 18년 2022월 XNUMX일 – (ACN Newswire) – 새로운 막대기 모양의 수성 장치는 움직임의 에너지를 전기로 변환할 수 있습니다. 첨단 재료 과학 기술(Science and Technology of Advanced Materials) 저널에 보고된 이 기술은 안전 조명과 같은 휴대용 장치에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있습니다.
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사물 인터넷 및 소형 전자 제품에 대한 관심이 높아짐에 따라 휴대용 에너지원에 대한 수요가 높아졌습니다. 전력을 생산하는 한 가지 방법은 열, 태양열 또는 기계적 에너지와 같은 환경에서 에너지를 수확하는 것입니다. 물체가 위치와 움직임에서 얻는 힘인 기계적 에너지를 포착하기 위해 과학자들은 마찰을 통해 전기를 생산할 수 있는 마찰전기 나노발전기를 개발했습니다.
한국의 중앙대학교 이상민 교수는 "마찰전기 나노발전기는 높은 전기 출력, 저렴한 비용 및 쉬운 접근성 때문에 기계적 에너지를 수확하는 가장 효과적인 도구 중 하나"라고 말했습니다.
마찰전기 발전기는 두 개의 서로 다른 물질이 접촉했다가 분리될 때 전기적으로 충전됩니다. 예를 들어 풍선을 옷에 문지르면 풍선이 충전되어 물건에 달라붙을 수 있습니다. 그러나 두 재료 사이의 마찰은 필연적으로 손상을 일으켜 장치 수명을 단축시킵니다.
액체를 사용하면 마찰을 줄일 수 있지만 액체 기반 발전기는 고체 발전기보다 전기 출력이 상당히 낮습니다. 또한 액체가 이동하고 전기를 생성할 수 있을 만큼 장치를 크게 만드는 동시에 휴대할 수 있을 만큼 컴팩트하게 만드는 것 사이에는 절충안이 있습니다.
이러한 문제를 극복하기 위해 중앙대학교 연구진은 한국과 미국의 동료들과 함께 흔들면 전력을 생산할 수 있는 가볍고 컴팩트한 수성 발전기를 개발했습니다.
이 장치는 단순한 막대 모양의 디자인으로 물 10ml, 폴리머 실린더 및 전극으로 구성됩니다. 용기의 폴리머 재료는 음전하를 띠고 있습니다. 장치가 흔들릴 때 물은 위아래로 움직이며 높은 전기 출력을 생성하기 위해 전극으로 전달되는 양전하를 획득합니다.
이 교수는 “메커니즘과 디자인이 간단하기 때문에 작고 가벼운 이 장치는 일상생활에서 사용할 수 있다. 발전기에 물을 부은 다음 흔들어 주기만 하면 전력을 생산할 수 있다”고 설명했다.
연구원들은 최적의 조합을 결정하기 위해 전극의 크기와 비율, 전극 사이의 물리적 공간 및 물의 양을 변경하면서 다양한 디자인을 테스트했습니다. 그들은 휴대용 스틱 발전기가 물의 이동을 위한 적절한 공간과 높은 전극 영역이 있을 때 710볼트에 달하는 높은 전기 출력을 생성할 수 있음을 발견했습니다.
연구원들은 발전기가 100개의 LED 조명에 전력을 공급할 수 있음을 보여주었으며, 이는 흔들면 켜지는 교통 안전 조명 배턴으로 사용할 수 있음을 의미합니다. 이 연구는 마찰전기 나노발전기가 다양한 일상적 응용에 사용될 가능성을 보여줍니다.
자세한 정보
이상민
중앙대학교
이메일 : slee98@cau.ac.kr
연구 논문: https://doi.org/10.1080/14686996.2022.2030195
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시노하라 요시카즈 박사
STAM 출판 이사
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신소재과학기술신문 아시아연구뉴스에서 배포한 보도자료.
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