科学家开发的这种新织物可以将身体运动转化为电能

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在科学杂志报道的一项实验中先进材料今年4月,南洋理工大学新加坡分校的研究小组证明,轻敲一块3厘米乘4厘米的新型聚合物织物,产生的电能足以点亮100个led灯。

洗涤、折叠和褶皱织物不会导致任何性能下降,并且它可以保持长达5个月的稳定电力输出。

材料科学家、南洋理工大学副教务长(研究生教育)Lee Pooi See教授领导了这项研究,他说:“已经有很多人尝试开发可以从运动中收集能量的织物或服装,但一个巨大的挑战是开发出一种在洗涤后功能不会下降的东西,同时保持良好的电流输出。在我们的研究中,我们证明了我们的原型在清洗和揉皱后仍能正常工作。我们认为它可以编织到t恤或集成到鞋底,从身体最小的运动中收集能量,将电力输送到移动设备中。”

这种原型织物在被挤压或压扁时(压电性),以及与皮肤或橡胶手套等其他材料接触或摩擦时(摩擦电效应)会产生电流。

南洋理工大学博士生蒋峰是研究团队的一员,他解释说:“在PVDF-HPF中嵌入钙钛矿可以增加原型的电输出。在我们的研究中,我们选择了无铅钙钛矿作为更环保的选择。虽然钙钛矿本质上很脆,但将其集成到PVDF-HPF中使钙钛矿具有优异的机械耐久性和灵活性。PVDF-HPF还对钙钛矿起到了额外的保护作用,增加了其机械性能和稳定性。”

其结果是一种原型织物,每平方米产生2.34瓦的电力。

为了演示他们的原型织物是如何工作的,南大的科学家们展示了用手连续敲击一块3厘米× 4厘米的织物可以点亮100个led灯,或为几个电容器充电。

李教授说:“尽管电池容量提高了,电力需求也降低了,但可穿戴设备的电源仍然需要频繁更换电池。我们的研究结果表明,我们的能量收集原型织物可以利用来自人类的振动能量来潜在地延长电池的寿命,甚至可以构建自供电系统。据我们所知,这是第一种基于钙钛矿的混合能源装置,它稳定、可拉伸、透气、防水,同时能够提供出色的电力输出性能。”

该团队目前正在研究如何将相同的织物用于收集不同形式的能量。

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