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  • Nouveaux matériaux triboélectriques haute performance fabriqués à partir de sous-produits du processus de raffinage du pétrole

    Performance triboélectrique du soufre polymère fluoré (a) Diagramme de phase des sorties tension-densité de courant avec des polymères à base de carbone et à base de soufre (b) Sortie de tension triboélectrique d'un film de soufre polymère fluoré à l'échelle d'une tranche de 4 pouces après traitement par décharge corona (c) Triboélectrique sortie de courant d'un film de soufre polymère fluoré à l'échelle d'une plaquette de 4" après traitement par décharge corona (d) Démonstration de l'alimentation directe des 630 LED (~40 mW/ch.) à travers un film de soufre polymère fluoré à l'échelle d'une plaquette de 4" après traitement par décharge corona. Crédit :Université Inha

    La génération triboélectrique est une technique de récupération d'énergie qui génère de l'électricité par induction d'effets triboélectriques à l'aide d'énergie physique rejetée. Les matériaux employés pour les générateurs triboélectriques (TEG) sont classés positifs ou négatifs selon leur valeur d'affinité électronique; les matériaux négatifs emploient généralement des polymères à base de carbone fluoré. Encore, la plupart des recherches visant à améliorer les performances du TEG se concentrent principalement sur les améliorations structurelles du dispositif telles que les structures de dispositif multicouches, tester la triboélectricité sous vide, et la conception de dispositifs asymétriques plutôt que le développement de nouveaux matériaux polymères.

    Les polymères à base de carbone fluoré (c. Ici, nous introduisons, pour la première fois, polymère fluoré à base de soufre en tant que matériau triboélectrique extrêmement négatif pour l'amélioration des performances triboélectriques. Le soufre peut se combiner avec le fluor plus que le carbone, jusqu'à deux autres, à travers un octet étendu utilisant une orbitale d vide. Il a également la plus grande affinité électronique à l'exception des halogènes, or et platine. D'où, lorsque le soufre est utilisé comme élément de base dans les matériaux triboélectriques, On peut s'attendre à des performances triboélectriques supérieures à celles du PTFE.

    Les polymères à base de soufre sont des polymères thermoplastiques ramifiés et permettent ainsi une aptitude au traitement thermique facile. Ici, du soufre polymère a été formé pour former un film et un film de soufre polymère fluoré extrêmement négatif a été produit par fluoration de surface. Ces matériaux polymères à base de chimie jaune ont permis d'augmenter de 6 à 3 fois les sorties d'énergie triboélectrique en tension et en courant par rapport au PTFE, le matériau négatif conventionnel actuel. Par ailleurs, le film de soufre polymère fluoré a été fabriqué à grande échelle (échelle de tranche de 4 pouces) et a reçu un traitement de décharge corona pour enrichir davantage la charge négative de surface. Par conséquent, le film de soufre polymère fluoré a atteint des puissances de sortie supérieures de 1366 V et 18 A sous la force minimale de ~ 30N.

    Les matériaux triboélectriques extrêmement négatifs utilisaient du soufre, un sous-produit du raffinage du pétrole généré en excédent de 7 millions de tonnes par an. Ainsi, la recherche présente non seulement une nouvelle option pour les matériaux triboélectriques, mais aussi une découverte de source à faible coût et respectueuse de l'environnement pour la commercialisation.


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