Al estirar como una goma elástica a más de 25 veces su longitud original, un nuevo nanogenerador ha establecido un nuevo récord de capacidad de estiramiento. La capacidad de estiramiento del 2500% del nanogenerador triboeléctrico representa un aumento significativo sobre los mejores valores anteriores de aproximadamente el 1000%. Además, el dispositivo es el primer nanogenerador triboeléctrico que se fabrica completamente con impresión 3D.

Los investigadores, incluido Kaushik Parida, Gurunathan Thangavel, y Pooi See Lee de la Universidad Tecnológica de Nanyang y la Alianza Singapur-HUJ para la Investigación y la Empresa (SHARE), han publicado sus resultados en el altamente flexible, nanogenerador triboeléctrico totalmente impreso en 3D en un número reciente de Comunicaciones de la naturaleza .

Los nanogeneradores triboeléctricos (TENG) recolectan energía de los movimientos mecánicos ambientales, como tocar con los dedos, y tienen aplicaciones potenciales como dispositivos electrónicos portátiles. Hacer que los TENG sean estirables es difícil porque las dos capas principales, la capa triboeléctrica y el conductor, generalmente tienen propiedades elásticas diferentes, por lo que tienden a deshacerse después de estiramientos repetidos.

Para abordar este asunto, En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron el mismo material elástico (acrilato de poliuretano, o PUA) como base tanto para la capa triboeléctrica como para la matriz polimérica del conductor. Para aumentar la conductividad, los investigadores también agregaron partículas de metal líquido y escamas de plata al conductor. Cuando el nanogenerador sufre un estiramiento extremo, los enlaces de hidrógeno en el PUA se rompen y reforman reversiblemente para apoyar la capacidad de estiramiento deseada. Al mismo tiempo, las cáscaras de partículas de metal líquido se rompen y liberan metal líquido conductor para proporcionar una conexión entre las escamas de plata separadas en la matriz de PUA, permitiendo que el dispositivo mantenga una alta conductividad.

Los investigadores también demostraron que el nanogenerador se puede cortar en pedazos separados, y, sin embargo, recupera casi por completo su rendimiento original después de un proceso de curación que consta de 24 horas de calentamiento.

El nanogenerador también es el primero en el que todos los componentes se imprimieron con una impresora 3D. Previamente, solo la capa triboeléctrica ha sido impresa en 3D, dado que la mayoría de los materiales elastoméricos tienen una capacidad de estiramiento limitada cuando se fabrican con impresión 3D.

Con su alta capacidad de estiramiento y conductividad, así como la facilidad de fabricación con impresión 3D, el nanogenerador tiene aplicaciones potenciales como recolector de energía para pequeños dispositivos electrónicos portátiles autoalimentados, incluyendo LED y sensores.

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