کمک به محیط زیست، با تبدیل بطری های بازیافتی به نانوژنراتور
شمال برگ: پژوهشگران روشی نوآورانه برای ساخت نانوژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) با بهره گیری از مواد بازیافتی مانند پلی اتیلن ترفتالات (PET) و نایلون ارائه کرده اند. این فناوری با افزودن نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2)، عملکرد دستگاه های تولید انرژی را بطور شایان توجهی بهبود بخشیده و قدمی مهم در راستای توسعه فناوری های انرژی پایدار برداشته است.
به گزارش شمال برگ به نقل از ایسنا، در مطالعه ای که اخیراً در مجله Small پخش شده، محققان روشی جدید برای ساخت نانوژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) با بهره گیری از مواد بازیافتی و پایدار معرفی کرده اند. این فناوری با ترکیب پلی اتیلن ترفتالات (PET) بازیافتی، نایلون و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2)، عملکرد این دستگاهها را بطور قابل توجهی بهبود بخشیده است.
نانوژنراتورهای تریبوالکتریک، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و به عنوان چاره ای پایدار برای تامین انرژی دستگاه های کوچک مقیاس مورد توجه قرار گرفته اند. با این وجود، مواد رایج مورد استفاده در این فناوری اغلب پایدار نبوده و نیاز به جایگزین های سازگار با محیط زیست احساس می شد.
در این پروژه، از نایلون ۶، ۶ به عنوان دهنده الکترون و PET بازیافتی به عنوان ماده تریبوالکتریک منفی استفاده شده است. PET به سبب در دسترس بودن و مقرون به صرفه بودن، گزینه مناسبی است، اما خواص تریبوالکتریک آن در مقایسه با موادی مانند پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) ضعیف تر است. برای بهبود این ویژگی، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به ترکیب اضافه شده اند. این نانوذرات به سبب خواص دی الکتریک عالی، کاربردهای گسترده ای در عرصه هایی مانند فوتوکاتالیست و تصفیه آب دارند.
برای ساخت نانوالیاف هیبریدی، از روش الکتروریسی استفاده شده است. در این تکنیک، ابتدا بطری های PET بازیافتی خرد و خالص سازی شده اند، سپس محلولی ۱۵ درصدی از PET در مخلوطی از تری فلوئورواستیک اسید (TFA) و دی کلرومتان (DCM) تهیه شده است. نانوذرات TiO2 نیز به این محلول اضافه شده اند تا بطور یکنواخت در ماتریس نانوالیاف توزیع شوند.
نتایج آزمایش ها نشان داد که افزودن نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به نانوالیاف، پایداری مکانیکی و خواص حرارتی آنها را بهبود بخشیده است. همچنین، دستگاه های TENG تولید شده با ترکیب PET و دی اکسید تیتانیوم، چگالی توانی معادل ۲۳٫۴۴ میلی وات بر متر مربع، ولتاژ خروجی ۱۱۱ ولت و چگالی بار سطحی ۶٫۸۱ میکروکولن بر متر مربع تولید کردند. این عملکرد بهتر، ناشی از افزایش ثابت دی الکتریک مؤثر و بهبود جدایش بار در طول چرخه های تماس مکانیکی است.
نانوالیاف هیبریدی حاوی دی اکسید تیتانیوم، ولتاژ و جریان خروجی بالاتری نسبت به نمونه های تولید شده از PET یا نایلون خالص نشان دادند. این بهبود در عملکرد، همراه با افزایش پایداری مکانیکی و حرارتی، این فناوری را برای کاربردهایی مانند الکترونیک پوشیدنی و سنسورهای خودتغذیه مناسب می کند.
این پژوهش نشان میدهد که استفاده از سطوح نانوساختار می تواند با افزایش سطح تماس برای تولید بار تریبوالکتریک، بهینه سازی انرژی خروجی را ممکن کند. در آینده، می توان مواد بازیافتی دیگر و نانوساختارهای جایگزین را برای بهبود بیشتر عملکرد TENG بررسی کرد.
به نقل از ستاد نانو، باتوجه به نتایج امیدوارکننده این مطالعه، نانوژنراتورهای تریبوالکتریک پایدار می توانند نقش برجسته ی در توسعه فناوری های انرژی سبز ایفا کنند. این مطالعه قدمی مهم در راستای کاهش ضایعات پلاستیکی و استفاده بهینه از منابع بازیافتی است و چشم انداز روشنی برای توسعه دستگاه های تولید انرژی پایدار در آینده ترسیم می کند.
منبع: شمال برگ
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب