JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Penn State -yliopiston tutkijoiden kehittämä pietsosähköinen keraaminen vaahto tarjoaa kymmenkertaisen kasvun kykyyn kerätä mekaanista ja lämpöenergiaa tavanomaisiin pietsosekoitteisiin verrattuna. Ratkaisu on lisäksi erittäin edullinen.

Aiemmin tutkijat ovat lisänneet kovakeraamisia nanopartikkeleita tai nanolankoja pehmeään ja joustavaan polymeeritukeen. Polymeeri antaa joustavuutta, kun taas pietsohiukkaset muuntavat mekaanisen energian sähköjännitteeksi.

Nämä materiaalit ovat kuitenkin suhteellisen tehottomia, koska mekaanisen kuormituksen yhteydessä suurin osa polymeeristä absorboi mekaanista energiaa ja hyvin pieni osa siirtyy pietsohiukkasille. Lisäämällä keraamisia komponentteja lisättäisiin energiatehokkuutta mutta silloin joustavuus vähenee.

Lähes kolme vuosikymmentä sitten Penn Staten materiaalitieteilijä Bob Newnham tuli käsitykseen siitä, että pietsotäyteaineen liitettävyys määritti pietsosähköisen vaikutuksen tehokkuuden. Täten kolmiulotteinen materiaali olisi tehokkainta tällaisissa rakenteissa. Ongelmaksi muodostui se, miten saavuttaa hyvin määritelty mikrorakenne.

Mysteerin ratkaisuksi osoittautui halpa polyuretaanivaahtoarkki, joka on ostettavissa mistä tahansa rakennustarvikekaupasta. Arkin rakenne toimii mallina pietsosähköisen keraamisen mikrorakenteen muodostamiseksi.

Tutkijat ujuttivat keramiikkaa polyuretaanilevyyn liuenneiden nanohiukkasten muodossa. Kun sapluuna ja liuos kuumennetaan riittävän korkeaan lämpötilaan, levy palaa pois ja liuos kiteytyy kiinteään 3D-mikromuotoon, jossa on yhtenäiset aukot. Sitten keraamisen vaahdon aukot täytetään polymeerillä.

- Näemme, että tällä 3D-komposiitilla on paljon suurempi energiantuotto eri tiloissa. Voimme venyttää, taivuttaa tai puristaa sitä. Ja samaan aikaan sitä voidaan käyttää pyroelektrisena energiasarjana, jos lämpötilagradientti on vähintään muutaman asteen, kuvailee professori Qing Wang.

Tällä hetkellä Wang ja kumppanit työskentelevät lyijyttömän ja ympäristöystävällisemmän keraamisen vaihtoehdon etsimiseksi nykyisen lyijy-zirkonium-titanaatin (PZT) tilalle.

Veijo Hänninen
Nanobittejä 21.5.2018

 
 

ETNtv

Watch ECF18 videos

 

Tämän takia Huaweita pelätään

Maailmalla on käynnissä omituinen sota, jossa yhä useammat maat kieltävät kiinalaisten laitevalmistajien laitteiden käytön tulevissa 5G-verkoissa. Mutta miksi amerikkalaiset pelkäävät Huaweita? MIT Technology Review -lehti listaa kuusi syytä.

Lue lisää...

IoT-solmun voi toteuttaa valmiilla alustalla

Artikkelissa kuvataan, miten SoC-piirille suunnitellaan datankeruuseen, analyysiin ja ohjaukseen tarkoitettu IoT-solmu käyttäen Adesto Technologiesin SmartEdge-alustaa. Suunnittelussa paneudutaan erityisesti ohjaussilmukoiden nopeuttamiseen yhdistettynä tehokkaaseen tiedonsiirtoon ja parempaan turvallisuuteen.

Lue lisää...

LATEST NEWS

 

NEWSFLASH

 
ETN_fi The next Linux kernel will be called 5.0. See https://t.co/w0D75j9wCI and https://t.co/HkrVCuyfST
ETN_fi Digi-Key arpoi Electronicassa Chevy Camaro V8 -avoauton. Voittajaksi valikoitui regensburgilainen opiskelija Marco.… https://t.co/3P0cNN5wfZ
ETN_fi ams:n 3D-kasvontunnistus tulossa Snapdragonille: ams and Qualcomm Technologies to focus engineering strengths on ac… https://t.co/XpYvAvGEp1
ETN_fi Disobey-hakkeritapahtuma tammikuussa neljättä kertaa Helsingissä https://t.co/pBdYFx7jUr @Disobey_fi
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2