快適性を追求した発電素材 (Researchers Make Comfortable Materials That Generate Power When Worn)

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2025-01-15 ノースカロライナ州立大学 (NCState)

ノースカロライナ州立大学の研究チームは、人間の動きから電力を生成しながら、快適性を向上させる新しい素材を開発しました。この技術は、摩擦を減少させる特性を持つ「アンフィファイル」と呼ばれる分子を利用しており、衣服のように快適に着用できる素材で発電を可能にします。アンフィファイルは静電エネルギーを効率的に収集し、最大300ボルトの電力を生成することが実証されました。この研究は、長時間着用可能なエネルギー収集デバイスやハプティクス技術への応用が期待されています。

<関連情報>

滑る表面を持つ両親媒性物質を圧縮して、調整可能な触覚エネルギーハーベスターを実現する Compressing slippery surface-assembled amphiphiles for tunable haptic energy harvesters

Pallav K. Jani, Kushal Yadav, Maryanne Derkaloustian, Hilmar Koerner, […], and Lilian C. Hsiao
Science Advances  Published:15 Jan 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adr4088

快適性を追求した発電素材 (Researchers Make Comfortable Materials That Generate Power When Worn)

Abstract

A recurring challenge in extracting energy from ambient motion is that devices must maintain high harvesting efficiency and a positive user experience when the interface is undergoing dynamic compression. We show that small amphiphiles can be used to tune friction, haptics, and triboelectric properties by assembling into specific conformations on the surfaces of materials. Molecules that form multiple slip planes under pressure, especially through π-π stacking, produce 80 to 90% lower friction than those that form disordered mesostructures. We propose a scaling framework for their friction reduction properties that accounts for adhesion and contact mechanics. Amphiphile-coated surfaces tend to resist wear and generate distinct tactile perception, with humans preferring more slippery materials. Separately, triboelectric output is enhanced through the use of amphiphiles with high electron affinity. Because device adoption is tied to both friction reduction and electron-withdrawing potential, molecules that self-organize into slippery planes under pressure represent a facile way to advance the development of haptic power harvesters at scale.

0402電気応用
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