Allungando come un elastico a più di 25 volte la sua lunghezza originale, un nuovo nanogeneratore ha stabilito un nuovo record di elasticità. L'elasticità del 2500% del nanogeneratore triboelettrico rappresenta un aumento significativo rispetto ai precedenti valori migliori di circa il 1000%. Inoltre, il dispositivo è il primo nanogeneratore triboelettrico completamente fabbricato con la stampa 3D.

I ricercatori, tra cui Kaushik Parida, Gurunathan Thangavel, e Pooi See Lee alla Nanyang Technology University e alla Singapore-HUJ Alliance for Research and Enterprise (SHARE), hanno pubblicato i loro risultati sul materiale altamente estensibile, nanogeneratore triboelettrico stampato interamente in 3D in un recente numero di Comunicazioni sulla natura .

I nanogeneratori triboelettrici (TENG) raccolgono energia dai movimenti meccanici ambientali, come il tocco delle dita, e hanno potenziali applicazioni come dispositivi elettronici indossabili. Rendere estensibili i TENG è difficile perché i due strati principali, lo strato triboelettrico e il conduttore, di solito hanno proprietà elastiche diverse, quindi tendono a sfaldarsi dopo ripetuti allungamenti.

Per affrontare questo problema, nel nuovo studio i ricercatori hanno utilizzato lo stesso materiale elastico (poliuretano acrilato, o PUA) come base sia per lo strato triboelettrico che per la matrice polimerica per il conduttore. Per aumentare la conducibilità, i ricercatori hanno anche aggiunto particelle di metallo liquido e scaglie d'argento al conduttore. Quando il nanogeneratore subisce uno stiramento estremo, i legami idrogeno nel PUA si rompono e si riformano in modo reversibile per supportare l'elasticità desiderata. Allo stesso tempo, i gusci di particelle di metallo liquido si rompono e rilasciano metallo liquido conduttivo per fornire una connessione tra i fiocchi d'argento separati nella matrice PUA, consentendo al dispositivo di mantenere un'elevata conduttività.

I ricercatori hanno anche dimostrato che il nanogeneratore può essere tagliato in pezzi separati, eppure riacquistano ancora quasi completamente le sue prestazioni originali dopo un processo di guarigione consistente in 24 ore di riscaldamento.

Il nanogeneratore è anche il primo in cui tutti i componenti sono stati stampati utilizzando una stampante 3D. In precedenza, solo lo strato triboelettrico è stato stampato in 3D, poiché la maggior parte dei materiali elastomerici ha un'elasticità limitata quando viene fabbricata con la stampa 3D.

Con la sua elevata elasticità e conduttività, così come la facilità di fabbricazione con la stampa 3D, il nanogeneratore ha potenziali applicazioni come raccoglitore di energia per piccoli dispositivi elettronici portatili autoalimentati, compresi LED e sensori.

© 2019 Scienza X Rete