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.