振動を利用: RPIが開発した材料が思いがけないところから電気を生み出す(Harnessing Vibrations: RPI-Engineered Material Generates Electricity from Unexpected Source)

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2024-10-15 レンセラー工科大学 (RPI)

振動を利用: RPIが開発した材料が思いがけないところから電気を生み出す(Harnessing Vibrations: RPI-Engineered Material Generates Electricity from Unexpected Source)

レンセラー工科大学(RPI)の研究チームが、振動や圧力から電力を生み出す新しい材料を開発しました。このポリマーフィルムにはカルコゲナイドペロブスカイト化合物が含まれ、圧力を受けると電気を生成します。この材料は鉛を含まないため、環境に優しく、交通インフラや建物、バイオメディカル分野での応用が期待されています。また、歩行時に靴が発電するなど、日常品にも応用可能です。将来的には、この技術を大規模に展開し、持続可能なエネルギー生産に貢献することが目指されています。

<関連情報>

カルコゲナイドペロブスカイトにおける圧電性 Piezoelectricity in chalcogenide perovskites

Sk Shamim Hasan Abir,Shyam Sharma,Prince Sharma,Surya Karla,Ganesh Balasubramanian,Johnson Samuel & Nikhil Koratkar
Nature Communications  Published:09 July 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-50130-5

figure 1

Abstract

Piezoelectric materials show potential to harvest the ubiquitous, abundant, and renewable energy associated with mechanical vibrations. However, the best performing piezoelectric materials typically contain lead which is a carcinogen. Such lead-containing materials are hazardous and are being increasingly curtailed by environmental regulations. In this study, we report that the lead-free chalcogenide perovskite family of materials exhibits piezoelectricity. First-principles calculations indicate that even though these materials are centrosymmetric, they are readily polarizable when deformed. The reason for this is shown to be a loosely packed unit cell, containing a significant volume of vacant space. This allows for an extended displacement of the ions, enabling symmetry reduction, and resulting in an enhanced displacement-mediated dipole moment. Piezoresponse force microscopy performed on BaZrS3 confirmed that the material is piezoelectric. Composites of BaZrS3 particles dispersed in polycaprolactone were developed to harvest energy from human body motion for the purposes of powering electrochemical and electronic devices.

0402電気応用
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