Egy rugalmas anyag elektromosságot termel, amikor összenyomják

Az Empa kutatói egy rugalmas anyagot hoztak létre, ami nyomás hatására elektromosságot termel. A jövőben az anyagot érzékelőkben, a ruhákba integrálva, vagy éppen az emberi testbe építve használhatják majd pacemakerek ellátására.

Rugalmals, szerves és vékony – ezeket a jellemzőket ritkán használjuk erőművek vagy érzékelők leírására. Azonban az új anyag pontosan ilyen: egy vékony, szerves, rugalmas film, ami elektromosságot fejleszt, amikor kinyújtják vagy összenyomják. Ezt a fimet rengeteg különböző területen felhasználhatják majd.

A piezoelektromos hatásnak köszönhető a különleges gumi képes a mechanikus mozgást elektromos töltéssé alakítani. Az áram termelés mögötti trükk a belső polarizáció, ami megváltozik amikor a filmet mechanikus hatás éri.

Ezt a hatást használják például az analóg hang lejátszóknál, amiknél a tű úgy mozog a lemezen hogy azzal mechanikus vibrációt hoz létre. A piezoelektromos kristályoknál, ezek a vibrációk elektromos impulzusokká alakulnak, amik felerősíthetőek és hanghullámokká alakíthatóak.

Hosszú ideig úgy gondolták, hogy a piezoelektromos hatás csak kristályoknál jelenik meg. És ezeknek a kristályoknak a merevsége miatt a felhasználásuk lényegesen lekorlátozódott. Azonban az új kutatást végző csapatnak sikerül elkészíteniük egy rugalmas anyagot, ami rendelkezik piezoelektromos tulajdonságokkal. Az új anyag elkészítése sajnos nem túl egyszerű, mivel az anyag poláris nanorészecskékből és egy elasztomerből – jelen esetben szilikonból – áll. A két anyagot mind meg kell formálni mielőtt összekapcsolnák őket, aminek hatására rugalmas film jön létre, amiben a poláris nanorészecskék orientációja véletlenszerű.

Annak érdekében, hogy piezoelektromos anyag jöjjön létre a kutatóknak egy erős mágneses tér segítségével belső polarizációt kell létrehozniuk. Hogy ezt elérjék a filmet addig hevítik amíg a nanorészecskék eredetileg üvegre emlékeztető felépítése üveges viszkózus rugalmas anyaggá nem olvad. Ezek a körülmények alatt a polarizált részecskék a mágneses mező hatására irányt váltanak és az így elért irányt idővel rögzítik az anyag szobahőmérsékletre történő lehűtésekor.

A rugalmas piezoelektromos filmnek rengeteg felhasználási területe lehet, egészen az építkezéseknél használt nyomás szenzoroktól – mivel az anyag összenyomásakor olyan elektromos impulzus képződik, amit egy másik berendezés képes lehet felismerni – az irányító gombokon a robotoknál használható érzékelő bőrig.

Ezeken felül a technika ruhákba is bekerülhet, hogy monitorozza a viselője aktivitását vagy éppen a mozgása segítségével töltse annak elektromos eszközeit.

“Ez az anyag még valószínűleg arra is használható, hogy energiát nyerjünk ki az emberi testből,” mondta Dorina Opris, a kutatás vezetője. “A szívhez közel beültetve elektromosságot hozhat létre  szívverésből például.”

Ezzel a megoldással a pacemakerek külső beavatkozás nélkül is tölthetővé válhatnak.

Forrás: pubs.rsc.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás