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激光诱导石墨烯纳米发电机为可穿戴材料提供动力

从运动中获取能量的可穿戴设备不是一个新想法,但是莱斯大学制造的一种材料可能会使它们更实用。

化学家詹姆斯·图尔(JamesTour)的莱斯实验室已经将激光诱导石墨烯(LIG)应用于小型、无金属的发电设备中。就像在头发上摩擦气球一样,将LIG复合材料与其他表面接触会产生静电,可用于为设备供电。

激光诱导石墨烯纳米发电机为可穿戴材料提供动力

由于摩擦生电效应,材料通过接触而聚集电荷。当它们组合在一起然后分开时,表面电荷就会积聚起来,从而可以通过管道输送到发电站。

在实验中,研究人员将折叠的LIG条与一系列发光二极管连接起来,发现敲击该LIG条产生的能量足以让它们闪光。一块更大的LIG嵌入触发器中,让佩戴者每走一步都能产生能量,因为石墨烯复合材料与皮肤的反复接触会产生电流来给一个小电容充电。

图尔说:“这可能是一种给小型设备充电的方法,只需在行走过程中使用脚后跟撞击的多余能量,或者在躯干上摆动手臂。”

该项目在美国化学学会杂志ACS Nano上有详细介绍。

激光诱导石墨烯纳米发电机为可穿戴材料提供动力

LIG是一种石墨烯泡沫,当化学物在聚合物或其他材料的表面被激光加热时,只留下二维碳的相互连接的薄片。该实验室首先在普通聚酰亚胺上制备了LIG,然后将该技术扩展到了植物、食品、处理过的纸张和木材。

实验室将聚酰亚胺、软木和其他材料制成了LIG电极,以观察它们产生的能量和抵抗磨损的能力。他们从摩擦电系列两端的材料中得到了最好的结果,这量化了他们通过接触带电产生静电荷的能力。

激光诱导石墨烯纳米发电机为可穿戴材料提供动力

在折叠结构中,以三苯负性聚酰亚胺为原料,喷涂聚氨酯保护膜,并作为三苯正性材料。当电极结合在一起时,电子从聚氨酯转移到聚酰亚胺。随后的接触和分离驱动电荷,这些电荷可以通过外部电路存储,以重新平衡积聚的静电荷。折叠灯产生约1千伏电压,并在5000次弯曲循环后保持稳定。未完。。。

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