Прорыв в области гибкой энергетики
Группа ученых из Харбинского политехнического института представила инновационную разработку — растяжимый влагоэлектрический генератор. Устройство способно генерировать электрическую энергию, успешно выдерживая при этом серьезные механические воздействия, такие как растяжение, скручивание и многократные сгибания.
Решение проблемы деградации интерфейса
Гидрогелевые источники питания, извлекающие энергию из атмосферной влаги, давно рассматриваются как потенциальная основа для создания «умной» одежды и биомедицинских датчиков. Главным препятствием для их широкого внедрения оставалась недостаточная прочность соединения между функциональным гидрогелем и электродами. При деформации материалы теряли контакт, что приводило к росту сопротивления и сбоям в генерации тока.
Чтобы устранить этот дефект, китайские специалисты модифицировали структуру гидрогеля, внедрив в него водно-глицериновый растворитель и дополнив конструкцию жидким металлом в сочетании с гибкими серебряными электродами.
Преимущества новой конструкции
Благодаря внедрению глицерина удалось достичь значительных улучшений:
- Усиление водородных связей на границе сред, что повысило адгезию между слоями.
- Снижение внутреннего сопротивления и облегчение процесса перемещения ионов.
- Повышение общей стабильности устройства, сделав его устойчивым к температурным перепадам и воздействию воды.
«Предложенный нами метод повышения надежности контакта между гидрогелем и электродом открывает новые возможности для создания долговечной мягкой робототехники и гибкой электроники», — отмечают разработчики.
Результаты испытаний и перспективы
Экспериментальные данные и компьютерное моделирование подтвердили высокую эффективность решения. Прототип генератора показал напряжение выше 0,94 В при плотности тока 141 мкА/см². Устройство доказало свою исключительную выносливость: характеристики остались неизменными даже после 8000 циклов сгибания под углом 180 градусов и 1040 циклов растяжения.
По мнению авторов проекта, технология идеально подходит для питания носимых биомедицинских сенсоров, например, для систем мониторинга дыхания, способных преобразовывать энергию из влаги выдыхаемого воздуха.
