Просмотр по

Оксид цинка нашел использование в миниатюрных преобразователях энергии движения

Оксид цинка нашел использование в миниатюрных преобразователях энергии движения

Механическая энергия присутствует всегда и повсюду в огромном многообразии форм, включая движение, звук и вибрацию. Преобразование ее в электричество — надежный способ снабдить питанием носимые, беспроводные и гибкие электронные устройства.

Наноструктуры на базе оксида цинка (ZnO) особенно удобны в качестве функциональных элементов наногенератора, из-за их многочисленным достоинствам: прозрачности, биосовместимости, химической стабильности, пьезоэлектрическим и полупроводниковым свойствам.

Проблемой группы научных работников из корейского института KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) было исследование путей повышения эффективности улавливания и преобразования окружающей механической энергии наногенераторами, состоящими из массивов наностержней или нанопроводов оксида цинка, заключенных между 2-мя гибкими электродами. Подобные гибкие устройства легко деформируются под внешним воздействием, вызывая упругие напряжения в наностержнях или нанопроводах ZnO, генерирующих поляризованные заряды. Последние аккумулируются на электродах и порождают электрический ток, какой возможно использовать напрямую, либо запасать в накопителях энергии.

В журнале Applied Physics Letters корейские физики рассказали о сделанном ими открытии. Они установили, что добавление в наногенератор изолятора — нитрида алюминия (AlN) — существенно улучшает работу этих устройств. При этом выигрыш не зависит от толщины или расположения слоя AlN.

«Использование изолирующих материалов дает возможность приобрести очень крупный потенциальный барьер. По этой причине крайне важно тщательно подходить к выбору и конструированию подобных материалов, принимая во внимание как свойства диэлектрика, так и механизм действия устройства», — подчеркивается в статье.

Сотрудники KAIST впервые предложили использовать в наногенераторах структуру из наложенных слоев пьезоэлектрика оксида цинка и нитрида алюминия.

Ряд наблюдений указывает, что на полярность и амплитуду напряжения на выходе смогут влиять относительная позиция и толщина совмещенных слоев ZnO и AlN, но для уточнения этого необходимы дальнейшие исследования. Ученые также планируют выяснить оптимальные масштабы и конфигурацию устройства, исходя из анализа его функциональности.

Результаты работы, по их мнению, будут полезны для портативной коммуникационной техники, средств мониторинга состояния организма и окружающей среды, имплантируемых медицинских приборов и многих других дополнений, выигрывающих от миниатюризации и энергонезависимости.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *