مبدل انرژی هیبریدی تریبو-پیزوالکتریک از پارچه پشمی و لایه نانوالیاف PVDF/BaTiO3

برداشت انرژی های هدر رفتنی با کمک مبدل های انرژی مکانیکی به الکتریکی با توجه به معضل جهانی انرژی، از جمله رویکردهای نوین در توسعه محصولات میکروالکترونیک مبتنی بر سازوکار پیزوالکتریک و تریبوالکتریک میباشد. در این مقاله ترکیب های مختلفی از مبدل های الیافی شامل نانوالیاف PVDF و نانوالیاف کامپوزیتی PVDF/BaTiO3 با لایه های پشمی با سه نوع بافت حلقوی پودی و الیاف پشم شانه شده، باتوجه به جایگاه مناسب ماده پشم و PVDF در گروه مواد تریبوالکتریک، در نظر گرفته شد. میزان ولتاژ الکتریکی خروجی حاصل از تماس- جدایش تریبوالکتریک بر واحد سطح مبدل جهت ارزیابی خواص نمونه های تولید شده و مقایسه آنها با مبدل های تک لایه اندازه گیری شد. همچنین نحوه ی چیدمان بهینه لایه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد که بهترین چیدمان لایه ای تریبوالکتریک در یک نیروی مشخص با ساختار کمان شکل حاصل شده و مقدار بالاترین خروجی (V/cm2)35/4 قابل دسترس میباشد. در حالی که خروجی لایه ی پیزوالکتریکPVDF به تنهایی در بهترین لایه ی ترکیبی آزمایش شده در نمونه های تریبوالکتریک به مقدار(mV/cm2) 475/0 میباشد. بر اساس نتایج بدست آمده، ساخت مبدل ها به صورت هیبریدی با ساختار معرفی شده در این پژوهش می تواند در ازای اعمال نیروی یکسان، خروجی مبدل تریبوالکتریک را نسبت به لایه ی مبدل پیزوالکتریک PVDF/BaTiO3، بیش از 9000 برابر افزایش دهد. ساختار معرفی شده می تواند به عنوان گامی موثر در راستای توسعه مواد پیشرفته برای توسعه محصولات میکروالکترونیک خودشارژشونده و قابل پوشیده شدن مورد استفاده قرار گیرد.