محققان با ترکیب نسل جدیدی از نانوژنراتورهای پیزوالکتریکی با دو نوع حسگر نانوسیمی ابزاری ساخته‌اند که گمان می‌رود اولین حسگر نانومقیاس است که انرژی مورد نیاز خود را با تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی تأمین می‌کند.
تأمین انرژی حسگرها با استفاده از ژنراتورهای نانوسیمی
محققان با ترکیب نسل جدیدی از نانوژنراتورهای پیزوالکتریکی با دو نوع حسگر نانوسیمی ابزاری ساخته‌اند که گمان می‌رود اولین حسگر نانومقیاس است که انرژی مورد نیاز خود را با تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی تأمین می‌کند.
این ابزار جدید می‌تواند با استفاده از جریان الکتریکی تولید شده از انرژی مکانیکی محیط، pH مایعات را اندازه گرفته و یا حضور نور ماورای بنفش را تشخیص دهد.
این ابزار که از آرایه‌های حاوی ۲۰۰۰۰ نانوسیم اکسید روی در هر ژنراتور ساخته شده است، می‌تواند تا ۲/۱ ولت برق تولید کند. در ساخت این ابزار از یک فرایند شیمیایی استفاده می‌شود که برای ساخت ارزان‌قیمت بسترهای انعطاف‌پذیر طراحی شده است. بررسی‌های انجام شده با حدود ۱۰۰۰ ژنراتور که هیچ قطعه متحرکی ندارند نشان داد که می‌توانند بدون از دست دادن ظرفیت تولید در طول زمان فعال باشند.
ژونگ لینگ وانگ استاد دانشکده علوم و مهندسی مواد در موسسه فناوری جرجیا می‌گوید: «ما روش محکمی برای گرفتن انرژی مکانیکی و استفاده از آن برای تأمین الکتریسیته مورد نیاز حسگرهای نانومقیاس توسعه داده‌ایم. حال یک نقشه راه فناوری برای افزایش مقیاس این ژنراتورها و استفاده از آنها در کاربردهای عملی داریم».
گروه تحقیقاتی وانگ ۵ سال است که روی توسعه نانوژنراتورهای مبتنی بر اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند. در این ژنراتورها زمانی که سیم‌های ساخته شده از اکسید روی تحت کشش قرار می‌گیرند، انرژی الکتریکی تولید می‌شود. این کشش به سادگی می‌تواند با خم کردن سیم‌ها ایجاد شود و می‌توان از انرژی تولید شده توسط چندین سیم برای تأمین برق مورد نیاز ابزارهای کوچک بهره برد. اخیراً تلاش این گروه روی افزایش جریان و ولتاژ تولید شده و افزایش استحکام این ابزارها متمرکز بوده است.
این گروه پژوهشی تاکنون دو حسگر کوچک ساخته‌اند که بر این نانوسیم‌ها مبتنی بوده و انرژی مورد نیاز خود را از نانوژنراتورها تأمین می‌کنند. یکی از این حسگرها برای اندازه‌گیری pH طراحی شده است. این حسگر می‌تواند زمانی که در معرض مایعات مختلف قرار می‌گیرد، با اندازه‌گیری دامنه تغییرات ولتاژ در طول خود اسیدیته محلول را اندازه بگیرد. حسگر دوم برای تشخیص حضور نور ماورای بنفش طراحی شده است و از مکانیسم مشابهی (اندازه‌گیری دامنه تغییرات ولتاژ) برای این کار استفاده می‌کند.
جزئیات این تحقیق که می‌تواند راه را برای توسعه حسگرهای جدید باز کند در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.
