Hamsterkracht benutten met een nanogenerator

Zonlicht, wind en golven zijn niet de enige bronnen van hernieuwbare energie. Voor onderzoekers die apparaten op nanoschaal willen aandrijven, is er ook spierkracht.



Spierkracht: Deze hamster draagt ​​een jas die is bevestigd aan een nanogenerator die biomechanische energie oogst terwijl hij op een oefenwiel draait.

Elke hartslag en elke onrustige beweging die een persoon maakt terwijl hij achter een computer zit, brengt een kleine hoeveelheid energie met zich mee die mogelijk kan worden weggevangen. Het oogsten van deze biomotion is echter een uitdaging omdat zoveel ervan onregelmatig is. Nu hebben onderzoekers voor het eerst aangetoond dat een nanogenerator kan worden aangedreven door onregelmatige, energiezuinige biobeweging, inclusief het tikken van een menselijke vinger en het grillige rennen en krabben van een hamster.





waarom zijn toetsenborden qwerty

De nanogenerator van de onderzoekers maakt gebruik van het piëzo-elektrische effect - de manier waarop sommige kristallijne materialen een elektrisch potentieel produceren wanneer ze onder mechanische spanning worden geplaatst. Het team, onder leiding van Zhong Lin Wang , een professor in materiaalkunde en engineering aan Georgia Tech, maakt sinds 2005 generatoren met piëzo-elektrische nanodraden. De nieuwste nanogenerator bestaat uit een reeks zinkoxide-nanodraden die bovenop een flexibel plastic oppervlak zijn gemonteerd. De draden zijn met elkaar en met een extern elektrisch circuit verbonden door metalen elektroden. Wanneer het plastic buigt, buigen ook de draden, en deze beweging creëert een elektrisch potentieel in de draden dat stroom door het externe circuit stuurt.

In een paper die deze week online is gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters , Wang's groep beschrijft het gebruik van de nanogenerator om verschillende soorten biomechanische energie te oogsten. De onderzoekers bevestigden de nanogenerator aan de wijsvinger van een persoon en registreerden het vermogen wanneer deze op een oppervlak tikte. Ze verzamelden ook energie van een hamster die een klein jasje aan het apparaat droeg terwijl het knaagdier op een oefenwiel rende en zichzelf krabde.

craig venter genoomsequencing

Andere onderzoekers hebben piëzo-elektrische cantilevers ontwikkeld die ook biomechanische energie kunnen oogsten, maar deze systemen zijn afhankelijk van regelmatige mechanische resonantie op een specifieke frequentie. De meeste biobeweging - strekkende spieren, zwaaiende armen, lopen, zelfs het kloppen van een hart - produceren mechanische energie die onregelmatiger is. Wang zegt dat zijn groep de eerste generator heeft gemaakt die echt kleine, onregelmatige bewegingen kan oogsten.



De energie die door het apparaat wordt opgewekt is momenteel klein (ongeveer een nanowatt), maar Wang zegt dat dit nog steeds een belangrijke stap is op weg naar het ontwikkelen van bruikbare stroombronnen voor apparaten op nanoschaal. Uiterst gevoelige sensoren op nanoschaal hebben heel weinig vermogen nodig, ongeveer een microwatt, om bijvoorbeeld ziekteverwekkers of kankereiwitten te detecteren. Maar een deel van wat hun ontwikkeling tegenhoudt, is de omvang en levensduur van bestaande voedingen. Implanteerbare nanosensoren hebben een stroombron nodig die zowel nano-sized als duurzaam is, waardoor het niet nodig is deze operatief te verwijderen en te vervangen.

Wangs groep heeft nog geen implanteerbare versie van de nanogenerator gemaakt, maar volgens Wang zou het in theorie mogelijk moeten zijn. De nanogeneratoren kunnen bijvoorbeeld worden ingekapseld in biocompatibele polymeren en geïmplanteerd in spierweefsel.

hoe voorouders dna-test te doen?

De onderzoekers werken aan het vergroten van het vermogen van het apparaat door meer piëzo-elektrische draden in serie toe te voegen. Naast het aandrijven van apparaten op nanoschaal, kunnen de piëzo-elektrische generatoren misschien worden gekoppeld aan grotere apparaten. In de komende vijf tot tien jaar hoopt Wang het vermogen van de generator aanzienlijk te verhogen, zodat deze kan worden geweven in de stof van een jas ter grootte van een mens en genoeg energie kan oogsten om batterijen voor draagbare elektronische apparaten op te laden.

zich verstoppen

Werkelijke Technologieën

Categorie

Geen Categorie

Technologie

Biotechnologie

Technisch Beleid

Klimaatverandering

Mensen En Technologie

Siliconen Vallei

Computergebruik

Mit Nieuws Tijdschrift

Kunstmatige Intelligentie

Ruimte

Slimme Steden

Blockchain

Toekomst Verhaal

Alumni Profiel

Alumni Aansluiting

Mit Nieuws-Functie

1865

Mijn Uitzicht

Massaweg 77

Ontmoet De Auteur

Profielen In Vrijgevigheid

Gezien Op De Campus

Alumnibrieven

Nieuws

Verkiezingen 2020

Met Index

Onder De Koepel

Brandslang

Oneindige Verhalen

Pandemisch Technologieproject

Van De President

Coververhaal

Fotogallerij

Aanbevolen