Piezoelektrische Materialien, sogenannte Materialien, die Spannung in Elektrizität umwandeln können. Der allgemeine Nutzen solcher Materialien ist aufgrund ihrer eingeschränkten Funktionsfähigkeit bei Nässe begrenzt. Diese Materialien konnten nicht genug Energie produzieren, um als sinnvolle Energieoptionen in Betracht gezogen zu werden. Eine neue Erfindung magnetoelastischer Generatoren könnte dies in naher Zukunft ändern.
Die Erfindung besteht aus einer suspendierten platinkatalysierten Silikonpolymermatrix, in deren Inneren sich nanoskalige Neodym-Eisen-Bor-Magnete befinden; wurde entwickelt, um Ergebnisse in hocheffizienten, weichen und flexiblen bioelektronischen Geräten mit eigener Stromversorgung zu erzielen.
Implantierbare und tragbare Diagnosesensoren nutzen menschliche Körperbewegungen zur Energieerzeugung. Das Beste an den Sensoren ist, dass Nässe ihre Wirksamkeit nicht beeinträchtigt. Sie schalten sich aufgrund von Regen oder Schweiß nicht aus oder stellen den Betrieb ein.
„Unsere Erkenntnisse eröffnen einen neuen Weg für praktische Energie-, Sensor- und Therapietechnologien, die sich auf den menschlichen Körper konzentrieren und mit dem Internet der Dinge verbunden werden können“, sagte Studienleiter Jun Chen.
„Das Einzigartige an dieser Technologie ist, dass sie es den Menschen ermöglicht, sich bequem zu dehnen und zu bewegen, wenn das Gerät gegen die menschliche Haut gedrückt wird, und weil sie auf Magnetismus und nicht auf Elektrizität, Feuchtigkeit und unserem eigenen Körper beruht. „Schweiß beeinträchtigt seine Wirksamkeit nicht.“ Darüber hinaus hat die Erfindung von Chen und seinem Team einen viermal größeren magnetoelastischen Effekt als starre Metalllegierungsgeräte gleicher Größe.
Der durch diese Bemühungen erzielte Durchbruch war die Erzeugung von Elektrizität, einem elektrischen Strom von 4,27 Milliampere pro Quadratzentimeter. Dies ist 10.000-mal effizienter im Vergleich zu bisher üblichen Methoden.
Andere Technologien werden weltweit getestet, sind aber den tragbaren Generatoren von Chen nicht gewachsen. Sie erfüllen die eine oder andere Anforderung nicht. Einige der betreffenden Geräte sind zu steif, um sich so weit zu biegen, dass sie an der Haut anliegen, andere sind auf statische Elektrizität angewiesen, die nicht genügend Strom erzeugt, und leiden unter Feuchtigkeit.
Chens magnetoelastische Geräte halten jedoch unabhängig von der Situation oder der Umgebung mit ihrer überlegenen Leistung Schritt. Faszinierenderweise zeigten sie weiterhin ihre Leistung, nachdem sie eine Woche lang in künstlichem Schweiß eingeweicht waren. Das Team hat die Technologie zum Patent angemeldet und wird weiterhin neue und praktische Anwendungen entdecken.
