محققان در موسسه فناوری پیشرفته سامسونگ با استفاده از نانوسیم‌های اکسید روی پیزوالکتریک نانوژنراتورهایی ساخته‌اند که با استفاده از امواج صوتی انرژی تولید می‌کنند. این پژوهشگران عملکرد این نانوژنراتورها را بررسی کرده‌اند.
نانوژنراتورها با استفاده از صدا انرژی تولید می‌کنند
محققان در موسسه فناوری پیشرفته سامسونگ با
استفاده از نانوسیم‌های اکسید روی پیزوالکتریک نانوژنراتورهایی ساخته‌اند
که با استفاده از امواج صوتی انرژی تولید می‌کنند. این پژوهشگران عملکرد
این نانوژنراتورها را بررسی کرده‌اند.
جانگ مین‌کیم، رهبر این گروه تحقیقاتی، توضیح می‌دهد: صوت یک نوسان مکانیکی
منظم است که در سرتاسر ماده به شکل موج حرکت می‌کند. امواج صوتی طولی (امواج
فشاری) که در سرتاسر هوای محیط پیرامون منتقل می‌شوند، به امواجی از انحراف‌های
فشاری متناوب (انحراف از فشار تعادلی) تبدیل می‌شوند که سبب فشردگی و ترقیق
نواحی موضعی می‌شوند. در کار ما شدت صوت ورودی ۱۰۰دسیبل بود. در صورتی که
از مواد توده‌ای یا فیلم نازکی از اکسید روی پیزوالکتریک برای جمع‌آوری
انرژی مکانیکی استفاده کنیم، در مقایسه با تبدیل انرژی مکانیکی ناشی از
حرکت ضربان قلب یا جریان خون به انرژی الکتریکی، تبدیل انرژی مکانیکی ناشی
از صدا به انرژی الکتریکی مشکل است.
این گروه تحقیقاتی برای غلبه بر این مشکل
با نانوسیم‌های اکسید روی کار کردند. نانوسیم‌های اکسید روی، نانومواد
پیزوالکتریکی می‌باشند که بطور بسیار حساسی به انرژی صوت پاسخ می‌دهند.
امواج صوتی برای ایجاد ارتعاش در الکترود تماسی در بالای نانوسیم‌های اکسید
روی که در جهت عمودی به طور کامل همراستا می‌باشند، استفاده می‌شوند. این
ارتعاش منجر به تولید پتانسیل الکتریکی در سرتاسر این نانوسیم‌ها می‌شود.
موقعی که برای این نانوژنراتور صدایی با شدتی برابر با ۱۰۰ دسیبل بکار برده
می‌شود، ولتاژ خروجی جریان متناوبی (AC) برابر با حدود ۵۰ میلی‌ولت از آن
بدست می‌آید.
این محققان با این سؤال شروع کردند که چگونه می‌توان انرژی صوت را بطور
مستقیم و مؤثری به این نانوسیم‌ها منتقل کرد، بطوری که سبب فشردن و رهاکردن
آنها شود. آنها در نهایت به این نتیجه رسیدند که یک موج صوتی می‌تواند بستر
پلاستیکی انعطافپذیر روکش‌داده‌شده با طلا و پالادیومی که بعنوان الکترودِ
روی این نانوسیم‌ها عمل می‌کند، را بلرزاند که سبب تشکیل تماس شوتکی با این
نانوسیم‌های اکسید روی می‌شود. بعلاوه نوسان مکانیکی تولید شده بوسیله این
موج صوتی، مستقیماً از این بستر انعطافپذیر به این نانوسیم‌ها که به طور
عمودی همراستا هستند، منتقل می‌شود.
کیم می‌گوید که ولتاژ خروجی این نانوژنراتور بقدری است که برای افزاره‌های
الکترونیکی که توان کمی مصرف می‌کنند، از قبیل حسگرهای خود توان‌دهنده یا
افزاره‌های ریز قابل کاشت در بدن، بکار می‌رود.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Advanced Materials منتشر شده است.
