科学家利用摩擦发电,让传统玩具转型成无需电池的智能电子玩具

未来有一天,那些橡胶鸭子玩具或许可以在不装电池的情况下发光,功劳来自一种称为摩擦发电式纳米发电机的元件,将传统电子玩具转化为不需电池供电的智能电子玩具。

摩擦发电式纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENGs)是一种利用摩擦起电原理(Triboelectric Effect)来设计感测器或收集能量的元件,基本上任何材料都可以当作接触面,比如衣物、纸张等,前阵子中国苏州大学团队还发布一项研究,他们利用雨水与太阳能板之间的摩擦力使后者在雨天发电。

而根据美国儿科学会统计,几乎每个小孩子到 4 岁左右都接触过电子玩具,这些玩具透过发光或发出简单哔哔声吸引孩童注意,但大人也要在背后频繁地为玩具更换电池。

但如果使用摩擦生电原理,玩具也可以「自己供电」,只要按一按眼睛就会发光。韩国济州大学材料科学家 Sang-Jae Kim 团队正在开发不需电池供电的儿童电子玩具,利用 TENGs 收集机械振动时产生的能量(电荷),类似头发与气球摩擦时形成的静电,再将之储存转化为可用形式。

研究人员将由铝电极制成的 TENGs 夹在环保硅胶薄膜之间,结合至橡胶小鸭和拍手玩具,接着透过挤压或摇动方式让电极与薄膜接触产生电荷,TENGs 可从中收集足够能量为玩具 LED 灯供电,比如眼睛部位。

过去,将 TENGs 应用在玩具并尝试商业化是个大挑战,因为能量存储与转换效率过低,但韩国团队透过新的设计能更有效利用 TENGs,让传统玩具转型为智能供电玩具的前途更加明朗化,并且有机会进一步应用在医疗感测器上。团队论文发布在美国化学学会《Sustainable Chemistry & Engineering》期刊。

来源:Technews科技新报,图片来自互联网。

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