En s'étirant comme un élastique à plus de 25 fois sa longueur d'origine, un nouveau nanogénérateur a établi un nouveau record d'extensibilité. L'extensibilité de 2500% du nanogénérateur triboélectrique représente une augmentation significative par rapport aux meilleures valeurs précédentes d'environ 1000%. En outre, l'appareil est le premier nanogénérateur triboélectrique entièrement fabriqué par impression 3D.

Les chercheurs, dont Kaushik Parida, Gurunathan Thangavel, et Pooi See Lee de la Nanyang Technology University et de la Singapore-HUJ Alliance for Research and Enterprise (SHARE), ont publié leurs résultats sur le très extensible, nanogénérateur triboélectrique imprimé en 3D dans un récent numéro de Communication Nature .

Les nanogénérateurs triboélectriques (TENG) récupèrent l'énergie des mouvements mécaniques ambiants, comme le tapotement du doigt, et ont des applications potentielles en tant qu'appareils électroniques portables. Rendre les TENG extensibles est difficile car les deux couches principales - la couche triboélectrique et le conducteur - ont généralement des propriétés élastiques différentes, ils ont donc tendance à se séparer après des étirements répétés.

Pour résoudre ce problème, dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé le même matériau élastique (polyuréthane acrylate, ou PUA) comme base à la fois pour la couche triboélectrique et la matrice polymère pour le conducteur. Pour augmenter la conductivité, les chercheurs ont également ajouté des particules de métal liquide et des paillettes d'argent au conducteur. Lorsque le nanogénérateur subit un étirement extrême, les liaisons hydrogène dans le PUA se brisent et se reforment de manière réversible pour soutenir l'extensibilité souhaitée. À la fois, les enveloppes de particules de métal liquide se brisent et libèrent du métal liquide conducteur pour établir une connexion entre les paillettes d'argent séparées dans la matrice PUA, permettant à l'appareil de maintenir une conductivité élevée.

Les chercheurs ont également démontré que le nanogénérateur peut être découpé en morceaux séparés, et pourtant retrouver presque complètement ses performances d'origine après un processus de guérison consistant en 24 heures de chauffage.

Le nanogénérateur est également le premier dont tous les composants ont été imprimés à l'aide d'une imprimante 3D. Précédemment, seule la couche triboélectrique a été imprimée en 3D, puisque la plupart des matériaux élastomères ont une extensibilité limitée lorsqu'ils sont fabriqués avec l'impression 3D.

Avec sa haute extensibilité et conductivité, ainsi que la facilité de fabrication avec l'impression 3D, le nanogénérateur a des applications potentielles en tant que récupérateur d'énergie pour de petits appareils électroniques portables autoalimentés, y compris les LED et les capteurs.

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