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研究人员用多功能防毒面具将生命注入传感器
2022年08月21日    新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

随着物联网时代的到来,设备已经学会了通信和交换数据。这是通过安装在物理对象、机器和设备中的传感器实现的。传感器可以检测事件的变化。然而,对这些传感器的持续能量供应的需求带来了挑战。电池体积庞大,价格昂贵,而且不环保。此外,它们需要不断更换或充电。

因此,需要可持续和可再生能源来取代电池。摩擦电纳米发电机(TENG)就是这样一种装置。简言之,Teng将机械能转换为电能。它们的高能效、与现成材料的兼容性以及低成本使其成为为传感器供电的一个有前途的候选。

然而,尽管有这些优点,电流Teng仍受到低输出电流的限制。但增加输出电流需要更大的设备,因此不可能用于小型设备。有没有办法绕过这种权衡?

韩国中央大学副教授李桑民领导的一个研究小组现在已经解决了这个问题。“我们的实验室对高功率TENG设计和基于TENG的自供电传感器感兴趣。我们试图解决当前TENG的局限性,以便在实践中实现便携式电源,”李博士解释了这项研究背后的动机,该研究发表在《先进能源材料》上。这项研究将刊登在下一期的封面上。

研究小组在他们的研究中开发了一种新型装置,称为“吸入驱动垂直颤振TENG”(IVF-TENG),具有放大的电流输出。“呼吸作为一种连续的机械输入,可以用来操作Teng。薄膜颤振Teng是一种呼吸驱动装置,可以利用气流诱导振动产生的颤振现象,从极小的呼吸输入中产生连续的电输出,”李博士解释道。

IVF-TENG由铝(Al)入口电极、气动弹性电介质片(聚酰亚胺)和铝出口电极组成。气动弹性板具有四个带四个狭缝的段,并承受气流引起的垂直颤振行为。这使得拟议的体外受精-胚胎移植不同于现有的胚胎移植。

研究小组调查了体外受精-胚胎移植的电和机械机制。他们发现IVF-TENG产生了连续的高频电压(17伏)和1.84的闭合电流渭在每个吸气循环的开始和结束时具有456V的静电放电电压和288mA的闭路输出电流。

他们进一步证明,IVF-TENG可以在每次吸入时连续为130个串联LED和140个并联LED供电。此外,它可以收取660美元饾渿F电容器依次为蓝牙跟踪器供电,并将其信号提供给智能手机。这些特性证明了IVF-TENG在便携式电子设备和无线数据传输中的应用潜力。

此外,研究人员将IVF-TENG集成到防毒面具中,并通过观察输出响应波形证明了其监测用户呼吸模式的能力。此外,它还可以检测氯化氰、沙林和甲基膦酸二甲酯(DMMP)等化学战剂,显示出在紧急情况下使用的潜力。“由于防毒面具广泛用于火灾和化学气体暴露等紧急情况,我们专注于将TENG应用于防毒面具。我们相信,在这种情况下,IVF-TENG可以用作自供电传感器,”李博士说。

标签:技术中心系统及软件医用机器人
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