超微触觉触摸传感器通过静电工作

时间：2021-10-23 11:52:08 来源：

二维皱纹纳米结构，效率提高40％。

在物联网（IoT）驱动的超连接世界中，可以随时随地发送和接收信号和信息的超微型，低功耗传感器和设备将成为人们生活中不可或缺的一部分。问题是如何持续为连接到系统的无数电子设备供电。这是因为使用常规的充电和更换方法难以减小电池的尺寸和重量。

相信为该问题提供基本解决方案的是摩擦发电机。它通过不同材料之间的接触感应摩擦电，以半永久方式产生能量，就像在日常生活中产生静电一样。

韩国科学技术研究院（KIST）宣布，由功能复合材料研究中心的Seoung-Ki Lee博士领导的一组研究人员开发了一种触摸传感器，该传感器通过形成皱褶结构使摩擦起电效率提高了40％以上通过与全北国立大学高级材料工程教授郑昌圭（Jhang-Kyu Jeong）的共同研究，研究了二硫化钼。

柔性基板上的可穿戴式触摸传感器的图像。

普通的摩擦发电机无法应用于可穿戴电子设备，因为如果提高其容量以产生足够的电能，它们将变得过大和沉重。为了找到解决方案，正在进行的研究涉及施加原子上薄且具有优异物理性质的二维半导体材料作为产生摩擦电中的活性层。

KIST功能复合材料研究中心的Seoung-Ki Lee博士。

产生的摩擦电的强度根据两种接触材料的类型而变化。当涉及到过去使用的二维材料时，绝缘材料产生的电荷转移并不顺利，因此大大降低了由摩擦电产生的能量输出。

由KIST和全北国立大学组成的联合研究小组调整了二维半导体二硫化钼（MoS2）的性质，并更改了其结构以提高摩擦发电效率。该材料在用于半导体制造过程中的强热处理过程中被弄皱，这导致具有皱纹的材料被施加了内部应力。由于皱纹有助于增加每单位面积的接触面积，因此表面皱缩的MoS2装置可比平整的MoS2装置多产生40％的功率。不仅如此，在循环实验中，即使经过10,000次重复，摩擦电输出仍保持在稳定水平。

通过将上述开发的皱折的二维材料应用于可以在触摸板或触摸屏显示器中使用的触摸传感器，联合研究团队提出了一种轻巧而灵活的自供电触摸传感器，无需电池即可操作。具有高发电效率的这种类型的触摸传感器对刺激敏感，并且即使在很小的力水平下也可以识别触摸信号，而没有任何电力。

KIST的Seoung-Ki Lee博士说：“控制半导体材料的内部应力在半导体行业是一种有用的技术，但这是首次涉及二维半导体材料的合成及其应用的材料合成技术。 “同时实现了内部应力的平衡”。“它提出了一种通过将材料与聚合物结合来提高摩擦发电效率的方法，并将作为开发基于二维的下一代功能材料的催化剂。物质。”

参考：Seoungwoong Park，Jiseul Park，Yeon-gyu Kim，Sukang Bae，Tae-Wook Kim，Kwi-Il Park，Byung Hee Hong，Chang Kyu撰写的“激光诱导的应变诱导的MoS2结构的激光合成，以增强触觉传感器的摩擦起电” Jeong和Seoung-KiLee，2020年8月14日，纳米能源（Nano Energy）。
10.1016 / j.nanoen.2020.105266

这项研究是在科学与信息通信技术部（MSIT）的资助下进行的，这是KIST机构研发计划和新兴研究者支持计划的一部分。它发表在最新一期的《纳米能源》（IF：16.602，在JCR领域排名前4.299％），这是纳米技术领域的领先国际期刊。

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