연구원들은 착용 시 전력을 생성하는 편안한 소재를 만들어냈다
연구자들은 인간의 움직임에서 전기를 생성하고 착용자의 편안함을 개선하는 새로운 웨어러블 기술을 시연했습니다. 이 연구는 직물의 편안함을 높이고 다른 표면에 문지르면 전기를 생성하는 재료에 대한 진보된 이해에서 비롯되었습니다.
문제는 인간 피부와의 마찰을 줄이기 위해 소비자 제품에서 자주 사용되는 친수성 분자라는 것입니다.
예를 들어, 마찰을 막기 위해 기저귀에 친수성 물질을 첨가하는 경우가 많습니다.
"우리는 다양한 친수성 물질이 다양한 재료의 표면 마찰에 어떤 영향을 미치는지에 대한 자세한 기본 이해를 제공하는 모델을 개발하고자 했습니다."라고 노스캐롤라이나 주립대학교의 화학 및 생물 분자 공학과 조교수이자 해당 연구 논문의 책임 저자인 릴리언 샤오가 말했습니다.
"이 모델은 마찰 감소를 위한 분자 기반을 이해하는 데 도움이 되며 엔지니어가 다양한 응용 분야에 맞게 재료의 특성을 조정하는 데 사용할 수 있습니다."
"그런 다음 우리는 친수성 물질을 사용하여 재료를 수정하고 이를 촉각 에너지 수확기에 통합할 수 있는지 알아보기 위해 일련의 실험을 시작했습니다." NC State의 공동 책임 저자이자 INVISTA 화학 및 생물 분자 공학 교수인 Saad Khan이 말했습니다.
"구체적으로, 우리는 친수성 물질로 변형된 재료에서 마찰로 에너지를 생성할 수 있는지 알고 싶었습니다. 우리는 전기를 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 재료를 착용한 사람들이 경험하는 마찰을 줄이는 동시에 전기를 생성할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다."
즉, 연구자들은 친수성 물질을 사용하면 인간의 피부에 닿으면 미끄러지는 표면을 가진 착용 가능한 직물을 만들 수 있다는 것을 발견했습니다.
연구자들은 또한 일부 친수성 물질이 전자를 "기부"할 수 있는 전자적 특성을 가지고 있다는 사실을 발견했습니다.
그리고 연구자들이 이러한 전자 공여 양친매성 물질을 착용 가능한 소재에 통합했을 때, 그 최종 결과물은 편안할 뿐만 아니라 인간의 피부나 다른 소재와 문지르면서 발생하는 마찰을 통해 전기를 생성할 수 있는 소재였습니다.
"정적 에너지를 수확하는 기술은 잘 확립되었지만 장시간 착용할 수 있는 장치는 아직 없습니다." 샤오가 말했습니다.
"저희의 개념 증명 테스트에서, 저희는 이러한 친수성 물질이 피부에 좋을 뿐만 아니라 최대 300볼트를 생성할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이는 작은 재료 조각으로는 놀라운 일입니다."
칸은 "전력을 생성하는 데 필요한 마찰과 착용자의 편안함을 유지하는 것 사이의 최적의 균형은 촉각 기술을 설계하는 데 가장 중요하며, 친수성 화학은 이를 위한 쉬운 방법을 제공합니다."라고 말합니다.
"우리는 이러한 소재를 활용하기 위해 더 많은 노력을 기울이고 싶습니다. 예를 들어, 기존 촉각 장치에 통합하는 방법을 탐구하는 것입니다. 그리고 새로운 응용 분야를 찾기 위해 업계 파트너와 협력하는 데 열려 있습니다."
"조정 가능한 촉각 에너지 수확기를 위한 미끄러운 표면 조립 친수성 물질 압축"이라는 제목의 논문은 9월에 출판될 예정입니다.
15 저널 Science Advances 에 실렸습니다 . 이 논문의 첫 번째 저자는 NC State의 박사 학위를 취득한 Pallav Jani입니다.
이 논문은 NC 주립 대학의 박사과정 학생인 쿠샬 야다브, 델라웨어 대학의 메리앤 더칼루스티안과 찰스 동, 그리고 공군 연구소에서 폴리머 매트릭스 복합재 프로그램을 이끄는 힐마 코너가 공동으로 집필했습니다.
이 연구는 Nonwovens Institute의 프로젝트 18-224SB, National Science Foundation의 CAREER 지원 번호 2042635, AFRL의 Summer Faculty Fellowship Program, Sloan Research Fellowship의 보조금 번호 FG-2022-18336, Dreyfus Foundation의 보조금 번호 TC-22-038, National Institutes of Health의 보조금 R01EY032584-02, National Eye Institute의 보조금 번호 5R01EY032584-03의 지원을 받아 수행되었습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250115165051.htm
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