Растягивающийся трибоэлектрический наногенератор, нечувствительный к деформации и биосовместимый

Профессор Чухёк Ли из Департамента энергетической инженерии разработал эластичный трибоэлектрический генератор, который можно использовать в повседневной жизни активных людей. В ходе совместных исследований с профессором Чухун Ли из Департамента био-нанотехнологий Университета Ханян (кампус ERICA) была выявлена причина снижения выходного сигнала эластичного трибоэлектрического сенсора. Кроме того, профессор использовал графен для создания сенсора касания со стабильным выходным сигналом и расширения области применения трибоэлектрического генератора. Исследование опубликовано в журнале Nano Energy.

Вместе с быстрым ростом числа различных биосенсоров и носимых устройств благодаря непрерывному развитию полупроводников и малых электронных компонентов растет интерес к трибоэлектрическим генераторам для использования в качестве сенсоров или источников энергии. Для применения в носимых устройствах материал, контактирующий с телом, должен быть безопасным, а выходной сигнал — постоянным, несмотря на деформации, вызванные движением.

Однако выходной сигнал обычных эластичных трибоэлектрических генераторов зависит от изменения их формы. Причина этой взаимосвязи не была ясна. Как и у существовавших ранее продуктов, возникают ограничения для точного детектирования, если выходной сигнал меняется вместе с изменением формы, например, при растяжении.

Поэтому исследовательская группа разработала трибоэлектрический генератор, используя графеновые электроды и ПВХ-гель, чтобы создать стабильный сенсор с постоянным выходным сигналом, несмотря на физические движения. В частности, была проанализирована корреляция между степенью деформации эластичного графенового электрода и электрическим сопротивлением. Это позволило обеспечить постоянный выход электрического сигнала от касания и давления даже при максимальном растяжении в 50%, что превышает степень деформации, возможную при физических движениях. Кроме того, использованный в исследовании материал прошел оценку биосовместимости, что указывает на возможность его повседневного применения.

Профессор Чухёк Ли из Департамента энергетической инженерии DGIST заявил: «Были устранены недостатки обычного трибоэлектрического генератора на основе эластичных электродов и разработана технология, генерирующая постоянный выходной сигнал в ответ на касание или движение. В будущем ожидаются различные применения в секторе прецизионных сенсоров».