Изготовлены безбатарейные датчики на основе нанопроволок из оксида цинка

 


Инженеры из Технологического института Джорджии (США) создали миниатюрные датчики, питание которых обеспечивает пьезоэлектрический эффект.

Прямым пьезоэффектом называют возникновение электрической поляризации под действием механических напряжений и деформаций (растяжения, скручивания). Свои устройства авторы построили на базе массивов нанопроволок из оксида цинка — весьма популярного пьезоэлектрического материала; конструкция обеспечивает надежную защиту нанопроволок, заключенных в гибкую полимерную оболочку, что позволяет использовать их в различных внешних условиях.

Изготовление «наногенераторов» начинается с выращивания нанопроволок на подложке, покрытой золотом. Затем полученные массивы полностью покрывают слоем полиметилметакрилата, после чего, действуя по методу травления в кислородной плазме, ученые освобождают от полимера кончики проволок. На них размещается кремниевая пластина с платиновым покрытием, которая обеспечивает создание контакта Шоттки.

Исследователи сконструировали два типа «наногенераторов». В первом 700 рядов нанопроволок располагались на одной поверхности, выдавая напряжение в 1,26 В при растяжении всего на 0,19%. Во втором были задействованы три слоя нанопроволок, расположенных один над другим; здесь авторы зарегистрировали пиковую плотность мощности в 2,7 мВт/см³.

Устройство в вертикальной компоновке было использовано в качестве источника питания для нанодатчиков, построенных на базе тех же нанопроволок из оксида цинка. Один датчик измерял кислотность жидкостей, а другой служил детектором УФ-излучения. «Применение наших «наногенераторов» дает этим крошечным устройствам возможность работать автономно, не расходуя заряд батарей», — заключает участник исследования Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang).

Полная версия отчета будет опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Подготовлено по материалам Технологического института Джорджии.

Источник: Компьюлента