Ученые добились гибкости пьезокристалла — и сделали генератор для питания гаджетов, который можно крепить прямо к одежде.
В Институте науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) в Южной Корее разработали трехмерный растягивающийся пьезоэлектрический сборщик энергии для питания гаджетов, который можно закрепить на коже или одежде.
В основе подобного рода устройств два принципиально разных физических эффекта: трибоэлектрический — возникновение электрического заряда от трения, и пьезоэлектрический — от деформации. Корейские ученые выбрали второй подход.
Пьезоэлектрический эффект был открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 году в кристаллах кварца. Долгое время он считался присущим исключительно кристаллическим веществам — твердым и хрупким. Затем появились органические или композитные пьезоэлектрические материалы — гибкие, но с гораздо меньшей энергоэффективностью.
Устройство, разработанное на факультете робототехники и мехатроники DGIST под руководством профессора Кён-Инь Джана, сделано из твердого цирконата-титаната свинца. Чтобы преодолеть недостатки пьезокристалла, его сделали многослойным из нанопленок, объединенных в трехмерную структуру секционированным электродом сложной конструкции.
В результате получен растягивающийся пьезоэлектрический генератор с КПД в 280 раз большим, чем у полимерных аналогов. Изобретение описано в журнале ACS Nano.
«Мы ожидаем, что эта технология станет полезной после коммерциализации и приведет к практическому использованию носимых сборщиков энергии», — поделился профессор Джан.