Micro-supercondensateurs extensibles aux appareils portables auto-alimentés –

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  • Selon une équipe internationale de chercheurs, dirigée par Huanyu “Larry” Cheng, professeur de développement de carrière Dorothy Quiggle au département de Penn State, un système extensible capable de récolter l’énergie de la respiration humaine et du mouvement pour une utilisation dans des dispositifs portables de surveillance de la santé pourrait être possible. Sciences de l’ingénieur et mécanique.

    L’équipe de recherche, composée de membres de Penn State et de l’Université de Minjiang et de l’Université de Nanjing, tous deux en Chine, a récemment publié ses résultats dans Nano énergie.

    Selon Cheng, les versions actuelles de batteries et de supercondensateurs alimentant des dispositifs de surveillance et de diagnostic portables et extensibles présentent de nombreuses lacunes, notamment une faible densité d’énergie et une extensibilité limitée.

    “C’est quelque chose de tout à fait différent de ce sur quoi nous avons travaillé auparavant, mais c’est une partie essentielle de l’équation”, a déclaré Cheng, notant que son groupe de recherche et ses collaborateurs ont tendance à se concentrer sur le développement des capteurs dans les appareils portables. “Tout en travaillant sur des capteurs de gaz et d’autres appareils portables, nous devons toujours combiner ces appareils avec une batterie pour l’alimentation. L’utilisation de micro-supercondensateurs nous donne la possibilité d’auto-alimenter le capteur sans avoir besoin d’une batterie.”

    Alternative aux batteries, les micro-supercondensateurs sont des dispositifs de stockage d’énergie qui peuvent compléter ou remplacer les batteries lithium-ion dans les appareils portables. Les micro-supercondensateurs ont un faible encombrement, une densité de puissance élevée et la capacité de se charger et de se décharger rapidement. Cependant, selon Cheng, lorsqu’ils sont fabriqués pour des appareils portables, les micro-supercondensateurs conventionnels ont une géométrie empilée de type «sandwich» qui affiche une faible flexibilité, de longues distances de diffusion des ions et un processus d’intégration complexe lorsqu’ils sont combinés à l’électronique portable.

    Cela a conduit Cheng et son équipe à explorer des architectures d’appareils et des processus d’intégration alternatifs pour faire progresser l’utilisation de micro-supercondensateurs dans les appareils portables. Ils ont découvert que l’agencement de cellules de micro-supercondensateurs dans un agencement de pont d’îles en serpentin permet à la configuration de s’étirer et de se plier au niveau des ponts, tout en réduisant la déformation des micro-supercondensateurs – les îles. Lorsqu’elle est combinée, la structure devient ce que les chercheurs appellent des «réseaux de micro-supercondensateurs».

    “En utilisant une conception de pont d’îlot lors de la connexion des cellules, les réseaux de micro-supercondensateurs ont montré une extensibilité accrue et ont permis des sorties de tension réglables”, a déclaré Cheng. “Cela permet au système d’être étiré de manière réversible jusqu’à 100%.”

    En utilisant des nanofeuilles de zinc-phosphore ultraminces non stratifiées et de la mousse de graphène induite par laser 3D – un nanomatériau hautement poreux et auto-échauffant – pour construire la conception des ponts d’îles des cellules, Cheng et son équipe ont vu des améliorations drastiques dans le domaine électrique. conductivité et le nombre d’ions chargés absorbés. Cela a prouvé que ces réseaux de micro-supercondensateurs peuvent se charger et se décharger efficacement et stocker l’énergie nécessaire pour alimenter un appareil portable.

    Les chercheurs ont également intégré le système à un nanogénérateur triboélectrique, une technologie émergente qui convertit le mouvement mécanique en énergie électrique. Cette combinaison a créé un système auto-alimenté.

    «Lorsque nous avons ce module de charge sans fil basé sur le nanogénérateur triboélectrique, nous pouvons récolter de l’énergie basée sur le mouvement, comme plier le coude ou respirer et parler», a déclaré Cheng. “Nous pouvons utiliser ces mouvements humains quotidiens pour charger les micro-supercondensateurs.”

    En combinant ce système intégré avec un capteur de déformation à base de graphène, les réseaux de micro-supercondensateurs à stockage d’énergie – chargés par les nanogénérateurs triboélectriques – sont capables d’alimenter le capteur, a déclaré Cheng, montrant le potentiel de ce système à alimenter le portable, dispositifs extensibles.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par État de Penn. Original écrit par Tessa M. Pick. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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    Houssen Moshinaly

    Rédacteur web depuis 2009 et webmestre depuis 2011.

    Je m'intéresse à tous les sujets comme la politique, la culture, la géopolitique, l'économie ou la technologie. Toute information permettant d'éclairer mon esprit et donc, le vôtre, dans un monde obscur et à la dérive.

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