211service.com
Naujas nanogeneratorius
Belaidžiai biojutikliai, stebintys patogenus vandenyje ir matuojantys kraujospūdį ar vėžio biomarkerius organizme, mažėja iki nanometrų matmenų. Norėdami juos valdyti, mokslininkai ieško vienodai mažų energijos šaltinių. Daug žadanti technologija yra nanolaidai, kurie mechaninę energiją paverčia elektra.
Jėgos linija: Naudodami paprastą laboratorinę sąranką, mokslininkai parodė, kad bario-titanato nanolaidai gali paversti mechaninę energiją į elektros energiją. Pažanga gali paskatinti nanogeneratorius, kurie maitina mažyčius biologinius jutiklius, nanoprietaisus ir nešiojamus elektroninius prietaisus.
Dabar Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign (UIUC) mokslininkai žengė pirmąjį žingsnį kuriant nanogeneratorių iš bario titanato. Iki šiol pastangos sukurti nanogeneratorius buvo sutelktos į cinko oksido nanolaidelius. Tačiau bario titanatas gali padėti sukurti geresnius generatorius, nes jis rodo stipresnį pjezoelektrinį efektą, sako mechanikos mokslų ir inžinerijos profesorius. Min-Feng Yu , kuris vadovauja UIUC tyrimui. Laboratoriniai eksperimentai rodo, kad bario-titanato nanolaidelis gali generuoti 16 kartų daugiau elektros energijos nei cinko oksido nanolaidas iš tokio pat kiekio mechaninių virpesių, sako jis.
Nanogeneratoriai gali padėti pasiekti daug pažangos: biomedicininiai jutikliai, maitinami kraujo tėkmės ar raumenų susitraukimų, mažyčiai dujų jutikliai, veikiantys vėjo ar akustinėmis bangomis, patogenų monitoriai, maitinami vandens srauto, ir nešiojama elektronika, prijungta prie batuose esančių nanolaidų. Nanogeneratoriaus idėja tapo vis įtikinamesnė, sako Yi Cui , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Stanfordo universitete. Tai idėja, kuri gali pasiteisinti.
2006 metais tyrėjų komanda, kuriai vadovavo Zhong Lin Wang Džordžijos technologijos instituto mokslininkas pirmą kartą parodė, kad cinko oksido nanolaidai gali surinkti mechaninę energiją elektros energijai gaminti. Nuo to laiko Wango grupė padarė didelę pažangą, neseniai pademonstruodama cinko oksido nanolaidų matricą, kuri, reaguodama į ultragarso virpesius, išveda nuolatinę srovę. (Žr. „Nanogeneratorius, varomas vibracijos“.)
UIUC komanda pirmoji panaudojo bario titanatą. Internete Nano raidės popierius Yu ir jo kolegos rodo, kad taikant vibraciją vienam bario-titanato nanolaidui, gaunama nedidelė energijos išeiga. Savo eksperimento metu tyrėjai perjungia nanolaidą per tarpą ant pagrindo, išlaikydami vieną galą nejudantį, o kitą galą judindami. Išvesties energija yra labai maža – apie 0,3 attojoulės – tačiau esant tokiai pačiai sąrankai, cinko oksido nanolaidelis suteikia 16 kartų mažiau energijos, sako Yu.
Xudong Wang , Zhong Lin Wang (nėra ryšio) grupės tyrėjas ir 2007 m. TR35 nugalėtojas, džiaugiasi matydamas pažangą naudojant kitas medžiagas nei cinko oksidas nanogeneratoriams gaminti. Jis sako, kad rezultatai atrodo daug žadantys. Didžiausias privalumas naudojant bario titanatą, jo nuomone, yra tai, kad galima generuoti didesnę įtampą nei naudojant cinko oksidą. Tai labai svarbu energijos šaltiniui.
Tačiau cinko oksidas turi savų privalumų. Jis netoksiškas biologinėms sistemoms, todėl gali būti geriau tinkamas implantuojamiems prietaisams nei bario titanatas. Be to, lengviau kontroliuoti cinko oksido augimą, kad būtų galima pagaminti nanolaidų matricas. Xudong Wang sako, kad norint sukurti tinkamą įrenginį, toje pačioje vietoje reikia turėti daug tos pačios orientacijos nanolaidų. Tai gali būti sunku pasiekti naudojant bario titanatą.
Yu pripažįsta sunkumus auginant bario-titanato nanolaidus. Jo ir jo kolegų darbas šiuo metu yra preliminarus, sako jis, tačiau tai jau rodo potencialą sukurti efektyvesnius ir didesnės galios nanogeneratorius. Kalbant apie Cui, jis sako, kad bario titanato nanogeneratoriai gali būti įmanomi, tačiau jis perspėja, kad norint sukurti veikiantį įrenginį, tikrai dar yra ką nuveikti.