激光誘導(dǎo)MoS2皺紋結(jié)構(gòu)提高觸覺(jué)傳感器的摩擦起電效率
簡(jiǎn)介：二維（2D）過(guò)渡金屬二硫化碳（TMDC）納米材料目前被視為未來(lái)柔性、透明和可穿戴電子產(chǎn)品的下一代電子材料。 然而，由于缺乏相容的合成和研究，二維TMDC納米材料性能的影響在摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）裝置領(lǐng)域很少被研究，而摩擦納米發(fā)電機(jī)是目前機(jī)械能量收集的主導(dǎo)技術(shù)。 一。 在這項(xiàng)研究中，展示了使用脈沖激光定向熱解快速、無(wú)真空、晶圓級(jí)圖案化合成 2D 材料 MoS2。
在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）驅(qū)動(dòng)的超連接世界中，能夠隨時(shí)隨地發(fā)送和接收信號(hào)和信息的超小型、低功耗傳感器和設(shè)備將成為人們生活中不可或缺的一部分。 問(wèn)題是如何為連接到系統(tǒng)的無(wú)數(shù)電子設(shè)備持續(xù)供電。 這是因?yàn)槭褂脗鹘y(tǒng)的充電和更換方法很難減小電池的尺寸和重量。
摩擦發(fā)電機(jī)是可以為這一問(wèn)題提供基本解決方案的技術(shù)之一。 它通過(guò)不同材料之間的接觸產(chǎn)生摩擦電，從而以半永久性的方式產(chǎn)生能量，就像日常生活中產(chǎn)生靜電的方式一樣。
韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院 (KIST) 最近宣布，功能復(fù)合材料研究中心 Ki Lee 博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種觸摸傳感器，通過(guò)形成皺紋結(jié)構(gòu)，將摩擦電效率提高 40%。 超過(guò) % 是通過(guò)與全北國(guó)立大學(xué)先進(jìn)材料工程教授 Jeong-Kyu Jeong 的聯(lián)合研究（納米，“Laser-of-MoS2 for”）進(jìn)行研究的。
普通摩擦發(fā)電機(jī)無(wú)法應(yīng)用于可穿戴電子產(chǎn)品，因?yàn)槿绻黾悠淙萘恳援a(chǎn)生足夠的電力，它們會(huì)變得太大太重。 為了找到解決方案，進(jìn)行了涉及應(yīng)用原子級(jí)厚度且具有優(yōu)異物理性能的二維半導(dǎo)體材料作為產(chǎn)生摩擦電的活性層的研究。
產(chǎn)生的摩擦電的強(qiáng)度根據(jù)兩種接觸材料的類型而變化。 過(guò)去使用的二維材料，絕緣材料中的電荷轉(zhuǎn)移并不順利，從而大大降低了摩擦電產(chǎn)生的能量輸出。
KIST和全北國(guó)立大學(xué)組成的聯(lián)合研究小組調(diào)整了二維半導(dǎo)體二硫化鉬（MoS）的性能并改變了其結(jié)構(gòu)，以提高摩擦發(fā)電效率。 在半導(dǎo)體制造工藝中使用的強(qiáng)烈熱處理過(guò)程中，材料會(huì)起皺摩擦起電，從而導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力施加在起皺的材料上。
由于皺紋有助于增加單位面積的接觸面積，因此具有皺紋表面的 MoS2 器件比平坦的 MoS2 器件多產(chǎn)生 40% 的功率。 不僅如此，在循環(huán)實(shí)驗(yàn)中，即使重復(fù)10,000次后，摩擦電輸出仍保持在穩(wěn)定水平。
通過(guò)將上述開(kāi)發(fā)的褶皺2D材料應(yīng)用于可用于觸摸板或觸摸屏顯示器的觸摸傳感器，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)提出了一種輕量且靈活的自供電觸摸傳感器，無(wú)需電池即可運(yùn)行。 這種發(fā)電效率高的觸摸傳感器對(duì)刺激很敏感，即使很小的力也能識(shí)別觸摸信號(hào)，而不需要任何能源供應(yīng)。
KIST的Ki Lee博士表示：“控制半導(dǎo)體材料的內(nèi)應(yīng)力是半導(dǎo)體行業(yè)中一項(xiàng)有用的技術(shù)英語(yǔ)作文，但這是第一個(gè)涉及二維半導(dǎo)體材料合成及其應(yīng)用的材料合成技術(shù)。同時(shí)摩擦起電，實(shí)現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力的控制平衡”“”提出了一種通過(guò)材料與聚合物相結(jié)合來(lái)提高摩擦發(fā)電效率的方法，并將作為基于二維的下一代功能材料開(kāi)發(fā)的催化劑物質(zhì)。 ”