圖片來源：大邱慶北科學技術大學（DGIST）
由機器人與機電一體化工程系Kim Hoe-joon教授和物理與化學系Hong Seon-ki教授領導的聯合研究小組，利用生物相容性鈣钛礦材料開發了高效壓電能量收集技術。
這項工作發表在《納米能源》雜志上。
壓電能量收集技術将身體運動等物理能源轉換為電能，因其高能效和各種材料的可用性而被視為下一代能源。然而，現有的壓電材料大多含有鉛，對人體有害。為此，壓電能量收集技術已被用作小型電子設備的電源，但存在安全和健康問題。
為了突破這些現有技術和材料的局限性，研究團隊在适用于人體的生物相容性材料中合成了具有優異壓電性能的CTO材料，并分析了其詳細的電學、物理和熱學特性。此外，該團隊還通過将其與壓電聚合物PVDF材料混合，成功開發了一種柔韌性和抗外部沖擊強度高的複合材料。
進行細胞活力測試以驗證生物相容性。結果，開發的複合材料顯示出高存活率和細胞繁殖力，表明即使應用于人體也不會有問題。
新開發的壓電能源發電裝置實現了20V的最大電壓和250nA的電流，可用作電子計算器和手表等小型電子設備的電源。此外，通過驗證将其用于收集物體振動産生的動能的自供電振動傳感器的可能性，預計它可以用于廣泛的應用。
由于本研究應用的材料适用于人體，因此它可以在附着在身體部位的同時，從行走和身體運動中實時收集能量。特别是，它還建議将其用作自供電傳感器的可能性，該傳感器通過将傳感器連接到腳底并進行簡單的跳繩練習來評估用戶的運動能力和跳繩姿勢。
使用人工神經網絡（ANN）分析技術對運動姿勢進行有效診斷的測量表明，可以确定運動姿勢是對還是錯，成功率高達99.63%。
機器人與機電一體化工程系的Kim Hoe-joon教授說：“我們證明了即使是生物友好型材料也具有出色的壓電性能，這可以克服現有材料的局限性，因此具有重要意義。他補充說：“我們将根據這一結果挑戰下一代環保能源的開發，并繼續研究不需要外部電源的自供電傳感器系統。
更多信息：Swati Panda 等人，用于運動評估和能量收集的生物相容性 CaTiO3-PVDF 複合材料壓電納米發電機，納米能源 （2022）。DOI： 10.1016/j.nanoen.2022.107682期刊信息：納米能源
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