余热动力;钻石权力转换;与邓传感。
废热权力
工程师在加州大学伯克利分校开发了一种薄膜系统,可以应用到电子产品余热转化为能量。的薄膜热释电能量转换系统使用,适合利用废热能源供应100摄氏度以下,称为低质量的废热。
特别是,安装的技术可能是特别有吸引力和收割废热从高速电子但可能有一个数组的应用。波动的热源,研究报告,薄膜可以将废热转化为可用的能量与更高的能量密度,功率密度和效率水平比其他形式的热释电能量转换。
说明薄膜的设备将废热转换成能量。(来源:Shishir迪亚)
研究的主要目标是提高热电物理学的理解。
团队合成薄膜版本50 - 100纳米厚的材料,然后制造和测试pyroelectric-device结构基于这些电影。这些结构允许团队同时测量温度和电流,和源热测试设备的发电能力。
“通过创建一个薄膜装置,我们可以得到这个系统的热量进出很快,允许我们访问热电功率热源的前所未有的水平会随着时间变化而波动,”马丁Lane说,加州大学伯克利分校材料科学和工程学副教授。“我们正在做的是采购热和电场应用到这个系统,我们可以提取能量。”
本研究报告新记录热电能量转换能量密度(1.06焦耳每立方厘米),功率密度(每立方厘米526瓦)和效率(卡诺效率的19%,标准计量单位对热机的效率)。
接下来的步骤将是更好的优化薄膜材料特定的废热流和温度。
钻石能量转化
日本国家材料科学研究所的研究人员捏造电力转换系统使用的关键电路氢化钻石(H-diamond)函数在温度高达300摄氏度。这些电路可用于钻石小的电子设备,比硅更轻和更高效的电力转换设备。
硅材料特性使它在大功率电路的一个贫穷的选择,高温、高频电子设备,根据Jiangwei Liu国家材料科学研究所研究员。“大功率发电机,钻石更适合制造电力转换系统体积小,功率损耗低。”
研究人员测试的高温稳定性H-diamond或逻辑电路组成的两个场效应管。当研究者电路加热到300摄氏度,它运作正常,但失败的400度。他们怀疑温度越高导致mosfet崩溃。然而,更高的温度是可能实现的另一组报道类似的成功操作H-diamond MOSFET在400摄氏度。相比较而言,硅基电子设备的最高操作温度是150度。
H-diamond MOSFET的观点也不是从上面逻辑电路(左),和操作的逻辑电路,显示电路只产生电压,当输入都为零。(来源:刘et al。/ AIP)
在未来,研究人员计划,提高电路的稳定性在高温下通过改变氧化物绝缘体和修改制造过程。他们希望构建H-diamond MOSFET逻辑电路可以高于500摄氏度和2.0千伏。
“钻石是候选人为下一代电子半导体材料,专门为提高节省能源,”福田Koide说,国家材料科学研究所的主任。“当然,为了实现工业化,有必要开发英寸单晶金刚石晶圆集成电路和其他钻石。”
传感与腾
KAUST和佐治亚理工学院的研究人员正在开发小,自供电的光电探测器和衣物为健康监测通过结合摩擦电王中林教授,超级电容器,传感器。
摩擦电王中林教授(邓)从运动捕获机械能,如振动,手指轻敲,或手势,将它转换成电能。材料之间的摩擦接触不同的极性创建电荷相反的表面。重复这些表面之间的摩擦导致电子跳,导致电压。
起初,研究人员开发了一个自供电的光电探测器通过耦合硅树脂聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为一个腾有机金属卤化物钙钛矿。简化他们的设计和消除需要一个电机,团队制作的光电探测器使用两个多层聚合物床单隔开一个小缺口。一张由钙钛矿的超薄薄膜,而另一个包含PDMS层。摩擦电效应允许团队利用的差距由手指敲击设备被激活。
“自供电的设备显示优秀的入射光响应性,特别是当暴露于低强度的光,”马克说梁KAUST,光电探测器的研究的主要作者。因为它的灵活和透明聚合物组件,它还保留了其性能在弯曲1000次,无论入射光的方向。
研究人员还创建了一个可穿戴的自供电的手镯,可以存储转换后的机械能通过结合与MXene carbon-fiber-embedded硅胶王中林教授microsupercapacitors。
可穿戴的权力手镯可以从人体运动捕捉和转换能量转化为电能并存储在MXene超级电容器驱动不同的传感器。(来源:KAUST)
他们合并王中林教授和微型电化学电容器为一个整体设备装在硅橡胶。不漏的可伸缩的shell提供了一个灵活的和软的手镯,完全符合人体。波动skin-silicone分离改变电极之间的电荷平衡,导致电子流动来回腾和microsupercapacitor充电。
除了表现出更长的循环寿命和充电时间短,MXene microsupercapacitors可以积累更多的能量比薄膜和micro-batteries在给定的区域,提供更快和更有效的小规模TENG-generated电力能源存储单元,根据团队。活跃时,手镯可以使用储能操作各种电子设备,比如手表和温度计。
“我们的最终目标是建立一个个性化的健康监测,自供电的传感器平台“秋江说,博士生KAUST和作者的自充电的带项目。团队正在计划引入传感器系统检测人类汗液中的生物标志物。
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