ساخت نانوژنراتور پیزوالکتریک توسط محققان پژوهشگاه نیرو

پژوهشگران گروه پژوهشی ابزار دقیق پژوهشگاه نیرو به کمک محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در تحقیقات آزمایشگاهی خود موفق به تولید نانوژنراتورهای انعطاف پذیر شدند. این ادوات نانومقیاس قادرند حرکات مکانیکی کوچک مانند ارتعاشات یا حرکات بدن را به انرژی الکتریکی قابل استفاده در وسایل الکترونیکی تبدیل کنند. نانوژنراتور پیزوالکتریک، دستگاهی است با ساختار نانو که می‌تواند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند و قابلیت کاربرد در حسگرها و همچنین برداشت انرژی مکانیکی از محیط اطراف را دارد.
نانوژنراتور پیزوالکتریک

امروزه استفاده از تجهیزات الکترونیکی به بخش جدایی‌ناپذیر از زندگی جوامع امروزی تبدیل شده است. این تجهیزات نیاز به منبع انرژی دارند و باتری‌ها دارای ظرفیت محدودی برای روشن نگه‌داشتن این تجهیزات هستند. ازاین‌رو ادواتی با قابلیت تبدیل یک نوع انرژی به انرژی الکتریکی در حال محبوب شدن هستند.

دکتر پریسا فخری، محقق دوره پسادکتری پژوهشگاه نیرو، با اشاره به مواد پیزوالکتریک به‌عنوان موادی با قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی، هدف از انجام این طرح را بهره‌گیری حداکثری از این نوع مواد عنوان کرد و افزود: «در طرح حاضر از یک ساختار ترکیبی در جهت تولید یک نانوژنراتور انعطاف‌پذیر استفاده شده است که از کاربردهای آن می‌توان به عنوان برداشت کنندهٔ انرژی محیطی در صنعت برق جهت برداشت انرژی از انرژی‌های هدر رفت محیطی مانند باد و جریان آب، به عنوان حسگر پیزوالکتریک منعطف در صنایع الکترونیک، به عنوان منسوجات هوشمند در البسه هوشمند با قابلیت شارژ وسایل الکترونیکی قابل حمل از طریق حرکات مکانیکی بدن و در پزشکی به عنوان حسگرهای مراقبت و نظارت بر علائم حیاتی بدن، سنسورهای قابل کاشت در بدن، برداشت کننده انرژی قابل کاشت در بدن اشاره کرد.»
وی ادامه داد: «تولید این نانوژنراتور با یک روش مقرون‌به‌صرفه صورت گرفته است، ضمن اینکه در مقایسه با نمونه‌های مشابه از کارایی بالاتری در تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی برخوردار است.»
این محقق تصریح کرد: «در ساختار این نانوژنراتور از پلیمر انعطاف‌پذیر PVDF و نانومیله‌های اکسید روی استفاده شده است.. حضور این دو ماده در کنار هم موجب افزایش خواص پیزوالکتریک و انعطاف‌پذیری می‌گردد. ضمن اینکه استفاده از فناوری الکتروریسی موجب کاهش مراحل تولید و در نتیجه کاهش هزینه تمام‌شده این نانوساختار شده است.»
فخری در رابطه با مزایای فراوان استفاده از فناوری الکتروریسی در تولید این نانوساختار گفت: «استفاده در روش‌های معمول در تولید ساختارهای پیزوالکتریک از یک سری پسا فرایند موسوم به کشش و پلاریزه استفاده می‌شود که هزینه‌بر و طولانی است، و همچنین محدودیت‌هایی در ساخت، الکترودگذاری و ابعاد این ادوات ایجاد می‌کند؛ درصورتی‌که در استفاده از فناوری الکتروریسی ضمن کاهش زمان و هزینه فرایند تولید و همچنین رفع محدودیت‌های پیشین، موجب گسترش کاریرد این نانوساختار نیز می‌شود.»
خروجی بالا و انعطاف‌پذیری از پارامترهای مهم در طراحی نانوژنراتورها است. در این پروژه با ترکیب دو ماده پیزوالکتریک، یک نانوژنراتور هیبریدی طراحی شده است که علاوه بر آن‌که خروجی بالا و انعطاف‌پذیری خوبی دارد، فرایند تولید آن ساده‌تر است و نیاز به عملیات تکمیلی ندارد و بنابراین بهای تمام شدهٔ آن کمتر است.
وی به قابلیت تجاری سازی این طرح اشاره کرد و گفت این طرح از قابلیت بالایی برای تجاری سازی برخوردار است. این طرح تاکنون در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است و برای دستیابی به تولید صنعتی باید برآوردی از توجیه اقتصادی، عملکرد و قیمت نانوژنراتور تهیه شده صورت بگیرد.

 

منبع مطلب
فراخوان سرمایه‌گذاری در طرح‌های برتر حوزهٔ انرژی مبتنی بر فناوری‌نانو

فراخوان سرمایه‌گذاری در طرح‌های برتر حوزهٔ انرژی مبتنی بر فناوری‌نانو

صنایع نانوتک آینده (صنتا) با حمایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو و همکاری چالش‌های فناوری و نوآوری (اینوتن) با هدف ایجاد فرصت رشد و سرمایه‌گذاری جهت ارتقاء طرح‌های دانش‌بنیان برطرف‌کننده نیاز بازار و تبدیل آنها به پروژه‌هایی موفق، فراخوان سرمایه‌گذا...