نانوژنراتوری برای تامین انرژی حسگرهای لمسی

حسگرها کوچک میکرومقیاس با مصرف کم انرژی می‌توانند سیگنال‌ و اطلاعات را در هر زمان و هر مکانی ارسال و دریافت کنند. این حسگرها به جزء جدایی ناپذیر زندگی مردم در دوران اینترنت اشیاء تبدیل شده‌اند. مسئله مهم تامین مدام برق تعداد بی‌شمار دستگاه الکترونیکی متصل به سیستم است.

راه‌حل احتمالی برای این مشکل، استقرار مولدهای تریبوالکتریک است. این ادوات با تولید الکتریسیته اصطکاکی القائی می‌توانند به صورت نیمه‌دائمی انرژی را تامین کنند. این مولد با استفاده از تماس دو ماده با جنس مختلف، الکتریسیته ساکن ایجاد می‌کنند.

یک گروه تحقیقاتی از موسسه ملی علم و فناوری کره‌جنوبی به رهبری سئونگ کی لی، حسگر لمسی ساختند که از طریق دی‌سولفید مولیبدن می‌تواند الکتریسیته تولید کند که این کار با کارایی 40 درصد بیشتر نسبت به مولدهای تریبوالکتریک انجام می‌شود.

این پروژه نتیجه همکاری مشترک با چانگ کیوجونگ، استاد مهندسی مواد پیشرفته در دانشگاه ملی جیوبوک است.

از ژنراتورهای عمومی تریبوالکتریک نمی‌توان برای دستگاه الکترونیک پوشیدنی استفاده کرد چرا که برای افزایش ظرفیت تولید برق کافی، بسیار سنگین هستند.

در حال حاضر مطالعاتی در حال انجام است که شامل استفاده از یک ماده نیمه‌هادی دو بعدی می‌شود که از نظر ضخامت درحد اتمی هستند و از نظر فیزیکی دارای ویژگی‌های عالی به عنوان یک لایه فعال در تولید تریبوالکتریک هستند.

شدت الکتریسیته تولید شده با توجه به نوع موادی که در تماس هستند، متفاوت بوده و در مطالعه‌های گذشته، با استفاده از مواد دو بعدی انتقال بارهای الکتریکی با مواد عایق همواره رخ نداده است و موجب کاهش قابل ملاحظه خروجی انرژی تولید شده از مولد تریبوالکتریک شده است.

در این پروژه محققان از دی‌سولفید مولیبدن که یک نیمه‌هادی دو بعدی است برای افزایش بهره‌وری تولید برق در ژنراتورهای تریبوالکتریک استفاده کردند. نتایج کار محققان نشان داد که با این روش می‌توان حدود چهل درصد انرژی بیشتر نسبت به مواد مسطح دیگر، تولید کرد.

این مولد تریبوالکتریک بعد از حتی 10000 بار آزمایش پایداری خود را حفظ کرده است. این گروه تحقیقاتی از این مولد برای تامین انرژی حسگرهای لمسی نظیر آنچه که در نمایشگرهای لمسی استفاده می‌شود، بهره‌برداری کردند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Laser-directed synthesis of strain-induced crumpled MoS2 structure for enhanced triboelectrification toward haptic sensors  در نشریه Nano Energy به چاپ رسیده است.