| 0 |
|
Механическая энергия присутствует всегда и повсюду в огромном многообразии форм, включая движение, звук и вибрацию. Преобразование ее в электричество — надежный способ снабдить питанием носимые, беспроводные и гибкие электронные устройства.
Наноструктуры на базе оксида цинка (ZnO) особенно удобны в качестве функциональных элементов наногенератора, благодаря их многочисленным достоинствам: прозрачности, биосовместимости, химической стабильности, пьезоэлектрическим и полупроводниковым свойствам.
Задачей группы ученых из корейского института KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) было исследование путей повышения эффективности улавливания и преобразования окружающей механической энергии наногенераторами, состоящими из массивов наностержней или нанопроводов оксида цинка, заключенных между двумя гибкими электродами. Такие гибкие устройства легко деформируются под внешним воздействием, вызывая упругие напряжения в наностержнях или нанопроводах ZnO, генерирующих поляризованные заряды. Последние аккумулируются на электродах и порождают электрический ток, который можно использовать напрямую, либо запасать в накопителях энергии.
В журнале Applied Physics Letters корейские физики рассказали о сделанном ими открытии. Они установили, что добавление в наногенератор изолятора — нитрида алюминия (AlN) — значительно улучшает работу этих устройств. При этом выигрыш не зависит от толщины или расположения слоя AlN.
«Использование изолирующих материалов позволяет получить очень большой потенциальный барьер. Поэтому крайне важно тщательно подходить к выбору и конструированию таких материалов, принимая во внимание как свойства диэлектрика, так и механизм действия устройства», — подчеркивается в статье.
Сотрудники KAIST впервые предложили использовать в наногенераторах структуру из наложенных слоев пьезоэлектрика оксида цинка и нитрида алюминия.
Ряд наблюдений указывает, что на полярность и амплитуду напряжения на выходе могут влиять относительная позиция и толщина совмещенных слоев ZnO и AlN, но для уточнения этого необходимы дальнейшие исследования. Ученые также планируют выяснить оптимальные размеры и конфигурацию устройства, исходя из анализа его функциональности.
Результаты работы, по их мнению, будут полезны для портативной коммуникационной техники, средств мониторинга состояния организма и окружающей среды, имплантируемых медицинских приборов и многих других приложений, выигрывающих от миниатюризации и энергонезависимости.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
