HuisNieuwsElektrische stof verandert beweging in kracht

Elektrische stof verandert beweging in kracht

Een zacht, doekachtig materiaal dat elektriciteit uit beweging genereert-geen batterijen vereist.Met een hoge kristalliniteit en ingebouwde elektroactieve eigenschappen, kan deze goedkope "elektrische stof" de volgende generatie draagbare gezondheidssensoren, slimme maskers en flexibele elektronica voeden.



Een onderzoeksteam uit Penn State heeft een nieuwe fabricagemethode ontwikkeld die de interne structuur van elektrospun vezels verfijnt, waardoor hun prestaties in elektronische toepassingen aanzienlijk worden gestimuleerd.Het materiaal, samengesteld uit elektrospun polymeer nanovezels, vertoont uitzonderlijke kristalliniteit en sterke elektroactieve eigenschappen.Door gebruik te maken van een laag molecuulgewicht polyvinylideen fluoride-trifluorethyleen (P (VDF-TRFE), ongeveer 100 kDa) gecombineerd met een nauwkeurig uitgebalanceerd oplosmiddelmengsel, gebruikte het team een hoogspanningselektrospinningsproces om continue vezels slechts enkele honderd nanometers dik te maken.Deze vezels worden vervolgens verzameld in een zachte, doekachtige mat ideaal voor draagbare en flexibele elektronica.

Er is geen extra behandeling met hoge spanning of complexe nabewerking vereist-de elektrospinning stemt natuurlijk de moleculaire ketens uit in een ferro-elektrische all-trans-conformatie, waarbij kristalliniteit tot 67% en polaire uitlijning bereikt als 79%.De structuur is ongeveer 70% poreus en biedt ruimte voor verdere verdichting om de prestaties te stimuleren.

Het nieuwe materiaal is zelfaangedreven en zet mechanische beweging-zoals lichaamsbeweging of ademhaling-om in elektriciteit door het piëzo-elektrische effect.Het is comfortabel en flexibel, met een textielachtige textuur waardoor het geschikt is voor langdurige slijtage.Het goedkope, schaalbare productieproces elimineert de noodzaak van dure nabewerking, waardoor fabrikanten grote vellen kunnen maken in plaats van kleine films.De prestaties kunnen nauwkeurig worden afgestemd door de polymeerconcentratie en draaiende parameters aan te passen om de diameter van de vezel en de kristalliniteit te regelen.Bovendien kan de zeer gevoelige poreuze structuur worden geoptimaliseerd om het oogsten van de energie en de signaaluitgang te stimuleren.

Voor draagbare gezondheidstechnologie kan dit een game-wisselaar zijn.Stel je kleding voor die de hartslag, ademhaling of beweging continu volgen - zonder batterijen of opladen te vereisen.De technologie kan ook worden geïntegreerd in slimme maskers die ademhalingspatronen detecteren, of in sportkleding die prestatiemetrieken volgt.Omdat het proces bij kamertemperatuur werkt en commercieel beschikbare apparatuur gebruikt, kunnen fabrikanten dit materiaal integreren in bestaande textielproductielijnen.Dit opent deuren niet alleen voor de gezondheidszorg, maar ook voor defensie-uniformen met ingebedde sensoren, milieumonitoringstoffen of zelfs energie-oogstende tenten en bekleding.