Máy thu hoạch năng lượng mới cho thấy tiềm năng phù hợp có hình như một chiếc găng tay

Máy thu hoạch năng lượng mới cho thấy tiềm năng phù hợp có hình như một chiếc găng tay

    Thiết bị thu năng lượng mới cho thấy tiềm năng phù hợp có hình như một chiếc găng tay
    của Amanda Siegfried, Đại học Texas tại Dallas

    New energy harvesters show potential that fits like a glove
    Zhong Wang PhD’21, một cộng sự nghiên cứu tại Viện Alan G. MacDiarmid NanoTech tại UT Dallas, trưng bày một chiếc găng tay mà anh ấy đã khâu các sợi twistron, là loại sợi thu năng lượng được làm từ các ống nano carbon tạo ra điện khi bị kéo căng nhiều lần. Các nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh các quy trình để tạo ra sợi, dẫn đến sợi hiệu quả hơn và tạo ra nhiều điện hơn trong mỗi chu kỳ kéo dài hơn so với phiên bản trước. Ảnh: Đại học Texas tại Dallas


    Một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Texas tại Dallas và các đồng nghiệp của họ đã thực hiện những cải tiến đáng kể đối với loại sợi thu năng lượng mà họ phát minh ra được gọi là sợi xoắn, được làm từ ống nano carbon và tạo ra điện khi được kéo căng nhiều lần.

    Các nhà nghiên cứu mô tả các xoắn ốc cải tiến và một số ứng dụng tiềm năng của công nghệ này trong một bài báo đăng trên tạp chí Advanced Materials in ngày 7 tháng 7.

    Trong một thí nghiệm chứng minh nguyên lý, Zhong Wang, Tiến sĩ, tác giả chính của bài báo và là một cộng sự nghiên cứu tại Viện Alan G. MacDiarmid NanoTech tại UT Dallas, đã khâu các sợi xoắn mới vào một chiếc găng tay. Khi ai đó đeo găng tay tạo thành các chữ cái và cụm từ khác nhau trong Ngôn ngữ ký hiệu của Mỹ, các cử chỉ tay tạo ra điện.

    Wang, người có nghiên cứu tiến sĩ tại UTD tập trung vào ống nano carbon cho biết: "Dựa trên cấu hình điện áp đầu ra, chúng tôi có thể dễ dàng phân biệt chuyển động ngón tay của các chữ cái và cụm từ khác nhau, và chúng tôi có thể sử dụng chiếc găng tay này như một máy phiên dịch ngôn ngữ ký hiệu tự cung cấp năng lượng". sợi và máy thu năng lượng. Ông đã giành được Giải thưởng Luận văn xuất sắc nhất của Trường Khoa học Tự nhiên và Toán học vào năm 2022 cho công trình này.

    Được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Ray Baughman, Giám đốc Viện NanoTech và Chủ tịch Robert A. Welch về Hóa học, nhóm nghiên cứu lần đầu tiên báo cáo công nghệ twistron của họ trên tạp chí Science vào năm 2017. Kể từ đó, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện các quy trình mà họ sử dụng để tạo ra các sợi, và nó đã tạo ra các sợi hiệu quả hơn và tạo ra nhiều điện hơn cho mỗi chu kỳ kéo dài hơn so với phiên bản trước.

    Baughman, tác giả của bài báo mới nhất cho biết: "Thu hoạch năng lượng là một lĩnh vực cực kỳ quan trọng, đặc biệt là khi chúng tôi tìm kiếm các giải pháp thay thế cho việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Chúng tôi muốn thu hoạch năng lượng từ mọi nguồn sẵn có", Baughman, tác giả của bài báo mới nhất cho biết.

    Ông nói, một số ứng dụng tiềm năng của đèn xoắn bao gồm thu năng lượng từ sóng biển để cung cấp năng lượng cho các cảm biến hoặc cuối cùng là giúp cung cấp năng lượng cho các thành phố, cũng như sử dụng các chuyển động của cơ thể để cung cấp năng lượng cho các thiết bị đeo được.

    "Nếu bạn có một robot hình người và bạn muốn biết cơ nào đã co lại và nếu chúng hoạt động chính xác, bạn có thể kết hợp các sợi rất mịn của máy thu hoạch xoắn của chúng tôi để khi cơ thay đổi kích thước, nó sẽ kéo căng xoắn, tạo ra điện ", Baughman nói. "Điện năng đó có thể được đo, có thể cho bạn biết cơ bắp đó đã thay đổi kích thước bao nhiêu."


    Khi ai đó đeo găng tay tạo thành các chữ cái và cụm từ khác nhau trong Ngôn ngữ ký hiệu của Mỹ, các cử chỉ tay tạo ra các tín hiệu điện đặc biệt. Tín dụng: Đại học Texas tại Dallas
    Twistron được cấu tạo từ các ống nano carbon, là những hình trụ rỗng bằng carbon có đường kính nhỏ hơn sợi tóc người 10.000 lần. Các ống nano được xoắn thành sợi có độ bền cao, nhẹ. Để làm cho các sợi có độ đàn hồi cao, các nhà nghiên cứu đã tạo ra sự xoắn nhiều đến mức cuộn sợi giống như một sợi dây cao su được quấn quá chặt.

    Bài báo Vật liệu nâng cao mô tả cách Wang và các đồng nghiệp của ông đã cải thiện hiệu suất của các ống xoắn bằng cách kết hợp một số cải tiến vào quy trình chế tạo.

    Wang cho biết: “Cơ chế cơ bản của những vòng xoắn này là khi bạn kéo căng chúng, các bó ống nano carbon riêng lẻ tiếp xúc với nhau, làm tăng mật độ electron trong vật liệu, làm tăng sản lượng điện áp. "Dựa trên sự hiểu biết này, chúng tôi nhận thấy rằng việc tối ưu hóa sự liên kết của ống nano — lượng diện tích bề mặt nơi chúng tương tác — có thể làm tăng đáng kể sự thay đổi điện dung và tăng đáng kể đầu ra điện áp."

    Các nhà nghiên cứu cũng kết hợp graphene vào quá trình sản xuất. Graphene là một tấm carbon 2D, dày một nguyên tử.

    Wang cho biết: “Chúng tôi bắt đầu bằng cách kéo một tấm ống nano carbon từ một dãy ống nano thẳng hàng theo chiều dọc, được gọi là một khu rừng. "Trong các thí nghiệm mới này, chúng tôi đã thêm một bước: Chúng tôi lắng graphene lên tấm đó, sau đó xoắn và cuộn tất cả lại với nhau thành sợi. Điều này đã cải thiện đáng kể sự thay đổi điện dung và lượng điện mà chúng tôi có thể thu được từ các ống xoắn tạo ra."

    Wang cho biết, quy trình ủ được cải tiến cũng giúp tăng sản lượng của các ống xoắn.

    Việc kéo căng các sợi xoắn mới được cuộn lại 30 lần một giây (30 hertz) tạo ra 3,19 kilowatt / kg công suất điện cực đại, tăng gấp mười hai lần so với mức v cao nhất được các nhà nghiên cứu khác báo cáo về máy thu năng lượng cơ học thay thế cho tần số từ 0,1 hertz đến 600 hertz.

    Baughman cho biết, hiệu suất chuyển đổi năng lượng tối đa thu được với phiên bản twistron mới nhất gấp 7,2 lần so với các phiên bản twistron trước đó. Các nhà nghiên cứu đã xin cấp bằng sáng chế về công nghệ này.

    Zalo
    Hotline