基于液體的技術(shù)可以收獲能量

電影“終結(jié)者2”中機(jī)器人的自我修復(fù)能力激發(fā)了用于自供電設(shè)備的可穿戴式液體能量收集器的設(shè)計(jì)。受到電影“終結(jié)者2”中的特殊效果的啟發(fā)，普渡大學(xué)的研究人員開發(fā)了基于液體的可穿戴技術(shù)，可以為自供電設(shè)備獲取能量。該大學(xué)工業(yè)工程助理教授吳文卓說，作為一個(gè)孩子，他對著名的阿諾德施瓦辛格電影中由液態(tài)金屬制成的T-1000機(jī)器人的形狀變形能力著迷，以至于他當(dāng)他成為一名科學(xué)家時(shí)，他想做類似的事情。然而，他遇到了一個(gè)問題。“大多數(shù)報(bào)道的液態(tài)金屬的使用/研究 - 大多數(shù)是Galinstan，一種共晶合金 - 僅使用液態(tài)金屬作為可拉伸導(dǎo)體，而不利用其它功能和特性，”Wu在Purdue新聞發(fā)布會上說。

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經(jīng)在研究摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)技術(shù)的設(shè)計(jì)，該技術(shù)通過兩種材料相互摩擦產(chǎn)生電荷來收集電能。吳說，在他們的工作中，他們在設(shè)計(jì)和開發(fā)具有改進(jìn)性能的可拉伸，可穿戴TENG方面遇到了許多困難。

然而，在某些時(shí)候，團(tuán)隊(duì)意識到液體代表了任何可以變形并變形為不同形狀的東西的最終形式。“同時(shí)，存在于液態(tài)金屬液滴上的超薄原生氧化層賦予我們的液態(tài)金屬夾雜物(LMI)以優(yōu)異的介電性能，這對于良好的TENG裝置來說是理想的，”Wu說。

普渡大學(xué)團(tuán)隊(duì)從這一觀察中發(fā)明的是基于LMI的TENG，恰當(dāng)?shù)胤Q為LMI-TENG。Wu說，Purdue團(tuán)隊(duì)的發(fā)明包括一層夾在兩層Ecoflex層之間的液態(tài)金屬嵌入式功能硅膠。

“固有的可變形核殼LMI結(jié)合在可穿戴的高介電常數(shù)聚合物中，”他解釋道。“LMI-TENG可以通過接觸摩擦電化有效地收集和感知來自人體的生物力學(xué)信號，這是一種在兩個(gè)表面接觸和分離時(shí)產(chǎn)生電荷的過程，具有共同優(yōu)化的電輸出和機(jī)械可變形性。”

研究人員在“材料化學(xué)雜志”上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。吳說，該團(tuán)隊(duì)還展示了基于LMI-TENG的無線媒體控制系統(tǒng)，用于自供電用戶界面，為自供電人類集成技術(shù)的設(shè)計(jì)和開發(fā)鋪平了道路。這些可能包括可穿戴設(shè)備和傳感器;普適計(jì)算;高級醫(yī)療應(yīng)用;人機(jī)接口;機(jī)器人;虛擬現(xiàn)實(shí);和其他應(yīng)用程序，他說。

“這些裝置可以戴在人體上，從身體運(yùn)動(dòng)或肌肉運(yùn)動(dòng)中獲取機(jī)械能，”吳說。吳說，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)推進(jìn)其概念驗(yàn)證應(yīng)用的設(shè)計(jì)和開發(fā)方面，并尋求合作伙伴幫助其完成任務(wù)。