科學家利用摩擦發電,讓傳統玩具轉型成無需電池的智慧電子玩具

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 26 日 9:54 | 分類 奈米 , 材料 , 材料、設備 follow us in feedly

未來有一天,那些橡膠鴨子玩具或許可以在不裝電池的情況下發光,功勞來自一種稱為摩擦發電式奈米發電機的元件,將傳統電子玩具轉化為不需電池供電的智慧型電子玩具。



摩擦發電式奈米發電機(Triboelectric Nanogenerator,TENGs)是一種利用摩擦起電原理(Triboelectric Effect)來設計感測器或收集能量的元件,基本上任何材料都可以當作接觸面,比如衣物、紙張等,前陣子中國蘇州大學團隊還發表一項研究,他們利用雨水與太陽能板之間的摩擦力使後者在雨天發電。

而根據美國兒科學會統計,幾乎每個小孩子到 4 歲左右都接觸過電子玩具,這些玩具透過發光或發出簡單嗶嗶聲吸引孩童注意,但大人也要在背後頻繁地為玩具更換電池。

但如果使用摩擦生電原理,玩具也可以「自己供電」,只要按一按眼睛就會發光。南韓濟州大學材料科學家 Sang-Jae Kim 團隊正在開發不需電池供電的兒童電子玩具,利用 TENGs 收集機械振動時產生的能量(電荷),類似頭髮與氣球摩擦時形成的靜電,再將之儲存轉化為可用形式。

研究人員將由鋁電極製成的 TENGs 夾在環保矽膠薄膜之間,結合至橡膠小鴨和拍手玩具,接著透過擠壓或搖動方式讓電極與薄膜接觸產生電荷,TENGs 可從中收集足夠能量為玩具 LED 燈供電,比如眼睛部位。

過去,將 TENGs 應用在玩具並嘗試商業化是個大挑戰,因為能量存儲與轉換效率過低,但南韓團隊透過新的設計能更有效利用 TENGs,讓傳統玩具轉型為智慧供電玩具的前途更加明朗化,並且有機會進一步應用在醫療感測器上。團隊論文發表在美國化學學會《Sustainable Chemistry & Engineering》期刊。

(首圖來源:pixabay

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