Чтобы обеспечить средство и для сравнения и для отбора этих наногенераторов сбора и преобразования побочной энергии для определенных заявлений, исследовательская группа Технологического института штата Джорджия, которая вела технологию TENG, теперь предложила ряд стандартов для определения количества производительности устройства. Предложение оценивает и структурную работу и исполнение материалов четырех главных типов устройств TENG.
«Наногенераторы Triboelectric – новая энергетическая технология, которая показала феноменальный потенциал», сказал Чжун Линь Ван, преподаватель Регентов в Школе Технологического института Джорджии Материаловедения и Разработки. «Здесь, мы предложили стандарты, по которым работа этих устройств может быть определена количественно и сравнена. Эти стандарты будут полезны для академических исследователей, разрабатывающих устройства и для будущего промышленного применения наногенераторов».Предложенные стандарты описаны в статье, опубликованной 25 сентября в журнале Nature Communications.
Наногенераторы Triboelectric используют комбинацию triboelectric эффекта и электростатической индукции, чтобы произвести небольшое количество электроэнергии от механического движения, такого как вращение, скольжение или вибрация. triboelectric эффект использует в своих интересах то, что определенные материалы становятся электрически заряженными после того, как они входят в движущийся контакт с поверхностью, сделанной из различного материала. Электричество, произведенное устройствами TENG, могло заменить или добавить батареи для широкого диапазона возможного применения.Развитый в течение последних нескольких лет, технология продвинулась до пункта, где это может привести маленькие электронные устройства в действие, потенциально позволив широко распространенное ощущение и системы инфраструктуры – а также включение носимых потребительских устройств.
«Из-за большого количества разрабатываемых устройств у людей должен быть стандарт для оценки работы этих наногенераторов», сказал Ван. Он отметил, что стандарты позволили технологиям, таким как гелиотехника и термоэлектрические устройства продвигаться, хотя работы устройств TENG более трудно определить количество из-за различного дизайна и доступных вариантов материалов.В их статье команда Вана предлагает общий показатель качества, который может использоваться, чтобы определить количество продукции потенциальной энергии устройств TENG. Общий показатель качества составлен из информации из двух других источников: возможности определенной структуры TENG, используемой, и поверхностная плотность обвинения, обеспеченная определенными материалами, выбранными, чтобы построить устройство.
Продукция сравнивается с механическими энергетическими исходными данными, чтобы обеспечить сравнение эффективности.Эти измерения основаны на сюжетах наращивания напряжения и полных переданных электрических обвинений от каждого устройства. Структурные показатели качества получены из теоретических вычислений для каждого из четырех главных способов наногенератора плюс результаты эксперимента, приведенные устройствами TENG, помещенными в схему с выключателем и электрической нагрузкой.
Показатель качества материалов зависит от экспериментальных измерений поверхностной плотности обвинения, сделанной с экспериментальной установкой, которая использует жидкий металл, чтобы собрать поверхностное обвинение.Изменения в структурах TENG позволяют множество заявлений в зависимости от источника механической энергии. Четыре главных группы включают (1) вертикальный способ разделения контакта, (2) скользящий способ ответвления, (3) одно-электронный способ, и (4) автономный способ triboelectric-слоя.
Есть также гибридные комбинации этих главных структурных способов.Способ разделения контакта, например, приведен в действие периодической движущей силой, которая вызывает повторный контакт, и затем разделение, между двумя отличающимися материалами, у которых есть обмазанные электроды на главных и нижних поверхностях. Скользящая модель ответвления использует две поверхности, которые кратко скользят вместе, затем отделяются, производя обвинение.
«Мы можем вычислить для четырех способов, что является лучшими размерами и формами и лучшей выходной мощностью, которую Вы можете ожидать для определенного структурного показателя качества», объяснил Ван.Существенный проверенный выбор включает фторировавший этиленовый пропилен, Kapton, поляризовал polyvinylidene фторид, полиэтилен, натуральный каучук и целлюлозу.
Измерение и теоретические методы были развиты постдокторантом Юньлун Цзы и аспирантом Сымяо Ню, обоими членами исследовательской группы Вана. В развитии их предложенных стандартов исследователи рассмотрели то, что было уже сделано в устанавливании норм для тепловых двигателей и других технологий.«Для triboelectric генераторов, потому что механический вход различен, у Вас есть различные виды измерений, чтобы оценить работу», сказал Цзы. «Эти показатели качества значительно более сложны, чем было бы необходимо для характеристики работы солнечной батареи, например».
Публикация предложенных стандартов является первым шагом в том, что Ван ожидает быть долгим процессом получения принятия. Он планирует провести следующие несколько месяцев, объясняя стандарты другим исследовательским группам, разрабатывающим устройства TENG.Он оценивает, что могло быть 60 исследовательских групп, во всем мире работающих над устройствами TENG, и он ожидает, что число, чтобы вырасти как наногенераторы становится более сложным и сильным.«Поскольку пригодная электроника становится более популярной и модной, нам будет нужен лучший способ привести их в действие», сказал Ван. «Наногенераторы Triboelectric могут играть большую роль в этом.
Мы провели много времени, повысив эффективность власти, и область быстро расширяется».В конечном счете он сказал, стандарты могли также быть изменены для пьезоэлектрических генераторов и других систем, разработанных, чтобы выработать электроэнергию от механического движения.