Modifiering av regenererad cellulosa för att boosta triboelektriska egenskaperna

Detta projekt handlar om den triboelektriska effekten, specifikt den erhållna strömmen och hur den kan ökas i en cellulosabaserad triboelektrisk nanogenerator (TENG). Ett sätt är att öka materialets dielektricitet och detta kan göras genom yt- och bulkmodifieringar.

AI genererad bild som föreställer en pincett som rör små blixtar.

Klimatkrisen med extrema väderfenomen som stormar, översvämningar och torka, påverkar vår värld dagligen. Energisystemets omställning mot förnybara och rena energikällor är brådskande. Samtidigt har människors livsstil förändrats dramatiskt de senaste decennierna på grund av smart elektronik och konstant internetanslutning.

Triboelektriska nanogeneratorn (TENG) uppfanns 2012 och är en anordning som omvandlar mekanisk energi till elektricitet. Den fungerar mycket bra vid låga frekvenser och kan ta tillvara mänskliga rörelser, vind, vibrationer och liknande. TENG utvinner energi från sin omgivning och är en möjlig pusselbit för att ersätta batterier i olika tillämpningar i framtiden. Tekniken är ung men har enorm potential.

Principen av en TENG är att den består av två olika material och när de kommer i fysisk kontakt laddas ytorna elektrostatiskt. Om elektroder är fästa på baksidan av varje material och anslutna till en krets kommer elektroner att flöda för att minska potentialskillnaden och en ström genereras. Plast och metall är vanliga materialval för TENG. Tricket är att välja ett material som vill donera elektroner och ett material som vill acceptera elektroner, helt enkelt en bra matchning av material.

Vid Mittuniversitetet har vi visat att regenererad cellulosa, ett hållbart materialval, är ett effektivt material att använda som positiv triboelektriskt lager i TENG med uppnådd effekt över 300 W m-2. Det finns dock fortfarande utmaningar att adressera, särskilt luftfuktighet och strömstyrkan. I detta projekt kommer vi att fokusera på att öka strömmen och det kan göras genom dielektrisk modulering, det vill säga att modifiera materialet så att polarisationen genom materialet blir effektivare. Dessutom kommer en ökad mängd genererad ytladdning att hjälpa till att nå högre strömstyrkor.

I detta projekt så kommer både ytan och bulken av regenererad cellulosa modifieras för att öka triboelektriska prestandan.

J.Gust.Richert stiftelse är finansiär i projektet.