使用奈米發電機為機械運動的電子裝置供電
自從發現透過機械運動發電的壓電材料以來，人們對開發能量發生器以開發自給自足的電子裝置產生了興趣。然而，這些材料中的許多具有較差的介電特性並且不能保留其極化電荷。
現在，研究人員開發了一種由無毒材料製成的複合薄膜，該薄膜具有良好的介電強度並顯示出剩餘極化，為提高效能的能量發生器鋪平了道路。
推動低功耗、節能裝置一直是電子行業一直追求的方向。轉向低功率 LED 照明就是這種趨勢的一個很好的例子。另一個途徑是開發能量收集、自給自足的裝置。這裡的想法是使用顯示壓電和摩擦電效應的材料將機械能轉換為電能。壓電材料在受到機械應力時會產生電荷，而摩擦電效應是兩種不同材料相互接觸後電荷的積累。
壓電奈米發電機（PENG）、摩擦奈米發電機（TENG），甚至具有改進能量收集能力的混合壓電-摩擦能量收集器（HNG）已經開發出來，旨在透過簡單的運動為低功率電子裝置供電。這些裝置通常需要保持其極化的介電材料，而顯示鐵磁和鐵磁特性的多鐵性材料適用於這項任務。
在最近發表在《奈米能源》（“無鉛柔性鈦酸鉍-PDMS 複合材料：一種多功能巨大介電材料，用於混合壓電摩擦電奈米發電機為行動式電子裝置可持續供電”）上的研究中，大邱慶北科學技術研究所的研究人員（ DGIST)、韓國和印度古瓦哈提的印度理工學院開發了一種複合薄膜，可與其他材料結合使用以生產能量收集發電機。
該複合薄膜是使用一種具有成本效益的技術開發的，其中將多鐵性材料鈦酸鉍 Bi 4 Ti 3 O 12（或 BiTO）新增到柔性摩擦電聚合物 (PDMS) 中。“我們在這項工作背後的主要動機是為混合壓電摩擦電能量收集器開發一種具有高介電常數的室溫多鐵性材料，”領導這項研究的 DGIST 教授 Hoe Joon Kim 解釋說。透過將 BiTO-PDMS 薄膜夾在鋁層之間，研究人員製造了一種 HNG，可在按下和釋放時產生電荷。
但是這些多層是如何產生電流的呢？答案在於薄膜的特性及其對機械作用的反應。這些層起到電極的作用，當裝置被按壓和釋放時，薄膜的壓電和摩擦電性質相互協同，在電極上產生電荷，產生電壓。發現這種協同效應可以提高能量收集效能。透過使用多個這些 HNG，研究人員構建了一個能夠為手錶和計算器供電的多單元 HNG。
金教授對這項研究的意義感到興奮，他說：“首次實現了具有巨大介電常數的單相室溫多鐵性材料。聚合物的內部偏振放大得到了改進，提高了混合能量收集器的能量收集效能。”
隨著在提高奈米發電機能量收集效能方面不斷取得進展，這些微型裝置有朝一日可能會在許多情況下使傳統電池消失，從而使電子裝置更加可持續和自給自足。
