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(huì)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(shí)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(hào)，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(jí)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)。