stringtranslate.com

Nanogenerador

Un nanogenerador es un dispositivo compacto que convierte energía mecánica o térmica en electricidad, lo que permite recolectar energía para dispositivos autónomos pequeños e inalámbricos . Utiliza fuentes de energía ambientales como la solar, la eólica, los diferenciales térmicos y la energía cinética . Los nanogeneradores pueden utilizar la energía ambiental de fondo del entorno, como los gradientes de temperatura del funcionamiento de la maquinaria, la energía electromagnética o incluso las vibraciones de los movimientos.

La recolección de energía del medio ambiente tiene una historia muy larga, que se remonta a dispositivos tempranos como molinos de agua , molinos de viento y más tarde plantas hidroeléctricas . Más recientemente ha habido interés en sistemas más pequeños. Si bien hubo algún trabajo en la década de 1980 sobre dispositivos piezoeléctricos implantables, [1] [2] se desarrollaron más dispositivos en la década de 1990, incluidos los basados ​​en el efecto piezoeléctrico , [3] [4] fuerzas electrostáticas , [5] efecto termoeléctrico [6] e inducción electromagnética [7] [8] - vea Beeby et al para una revisión de 2006. [9] Muy pronto se reconoció que estos podrían usar fuentes de energía como caminar con zapatos, [10] y podrían tener aplicaciones médicas importantes, [4] usarse para dispositivos MEMS in vivo [11] o usarse para alimentar la computación portátil. [12] Muchos sistemas más recientes se han basado en este trabajo, por ejemplo , generadores triboeléctricos , [13] sistemas biestables, [14] materiales piroeléctricos [15] y trabajo continuo sobre sistemas piezoeléctricos [16] así como aquellos descritos en descripciones generales más generales [17] incluyendo aplicaciones en dispositivos electrónicos inalámbricos [18] y otras áreas.

Hay tres clases de nanogeneradores: piezoeléctricos , triboeléctricos , que convierten la energía mecánica en electricidad, y nanogeneradores piroeléctricos , que convierten la energía térmica en electricidad. [19]

Nanogenerador piezoeléctrico

Un nanogenerador piezoeléctrico es un dispositivo de recolección de energía capaz de convertir la energía cinética externa en energía eléctrica mediante la acción de un material piezoeléctrico nanoestructurado. Generalmente se utiliza para indicar dispositivos de recolección de energía cinética que utilizan material piezoeléctrico a escala nanométrica, como en los resonadores acústicos de película delgada . [20] [21]

Mecanismo

Principio de funcionamiento del nanogenerador en el que un nanoalambre individual se somete a una fuerza ejercida perpendicular a la dirección de crecimiento del nanoalambre. (a) Se hace pasar una punta de AFT por la punta del nanoalambre. Solo la parte con carga negativa permitirá que la corriente fluya a través de la interfaz. (b) El nanoalambre se integra con el contraelectrodo con una rejilla similar a la punta de AFT. Como en (a), los electrones se transportan desde la parte comprimida del nanoalambre hasta el contraelectrodo debido al contacto Schottky.
Principio de funcionamiento del nanogenerador donde un nanocable individual se somete a la fuerza ejercida paralela a la dirección de crecimiento del nanocable.

El principio de funcionamiento del nanogenerador se explicará en dos casos diferentes: la fuerza ejercida perpendicular y paralela al eje del nanoalambre . [22] Cuando una estructura piezoeléctrica se somete a la fuerza externa de la punta móvil, se produce una deformación en toda la estructura. El efecto piezoeléctrico creará un campo eléctrico dentro de la nanoestructura ; la parte estirada con la tensión positiva exhibirá un potencial eléctrico positivo, mientras que la parte comprimida con la tensión negativa mostrará el potencial eléctrico negativo. Esto se debe al desplazamiento relativo de los cationes con respecto a los aniones en su estructura cristalina. Como resultado, la punta del nanoalambre tendrá una distribución de potencial eléctrico en su superficie, mientras que la parte inferior del nanoalambre se neutraliza ya que está conectada a tierra. El voltaje máximo generado en el nanoalambre se puede calcular utilizando la siguiente ecuación: [23]

,

donde κ 0 es la permitividad en el vacío, κ es la constante dieléctrica, e 33 , e15 y e 31 son los coeficientes piezoeléctricos, ν es la relación de Poisson, a es el radio del nanoalambre, l es la longitud del nanoalambre y ν max es la desviación máxima de la punta del nanoalambre.

El contacto Schottky debe formarse entre el contraelectrodo y la punta del nanoalambre, ya que el contacto óhmico neutralizará el campo eléctrico generado en la punta. El nanoalambre de ZnO con una afinidad electrónica de 4,5 eV, Pt ( φ = 6,1 eV ), es un metal que a veces se utiliza para construir el contacto Schottky. Al construir el contacto Schottky, los electrones pasarán al contraelectrodo desde la superficie de la punta cuando el contraelectrodo esté en contacto con las regiones del potencial negativo, mientras que no se generará corriente cuando esté en contacto con las regiones del potencial positivo, en el caso de la nanoestructura semiconductora de tipo n (la estructura semiconductora de tipo p exhibirá el fenómeno inverso ya que el agujero es móvil en este caso).

En el segundo caso, se considera un modelo con un nanocable que crece verticalmente apilado entre el contacto óhmico en su parte inferior y el contacto Schottky en su parte superior. Cuando se aplica la fuerza hacia la punta del nanocable, se genera una fuerza de compresión uniaxial en el nanocable. Debido al efecto piezoeléctrico, la punta del nanocable tendrá un potencial piezoeléctrico negativo, lo que aumenta el nivel de Fermi en la punta. Dado que los electrones fluirán desde la punta hasta la parte inferior a través del circuito externo, se generará un potencial eléctrico positivo en la punta. El contacto Schottky evitará que los electrones se transporten a través de la interfaz, por lo que se mantendrá el potencial en la punta. A medida que se elimina la fuerza, el efecto piezoeléctrico disminuye y los electrones fluirán de regreso a la parte superior para neutralizar el potencial positivo en la punta. El segundo caso generará una señal de salida de corriente alterna. [24]

Configuración geométrica

Dependiendo de la configuración de la nanoestructura piezoeléctrica, el nanogenerador se puede clasificar en 3 tipos: VING, LING y NEG.

Nanogenerador integrado de nanocables verticales (VING)

Vista esquemática de un nanogenerador integrado de nanocables verticales típico, (a) con contacto completo y (b) con contacto parcial.

VING es una configuración tridimensional que consta de una pila de 3 capas, que son el electrodo base, la nanoestructura piezoeléctrica de crecimiento vertical y el contraelectrodo. La nanoestructura piezoeléctrica generalmente se desarrolla sobre el electrodo base, que luego se integra con el contraelectrodo en contacto mecánico total o parcial con su punta.

El primer VING se desarrolló en 2007 [25] con un contraelectrodo con la rejilla superficial periódica que se asemeja a las matrices de la punta del AFM como un electrodo móvil. Dado que el contraelectrodo no está en contacto completo con las puntas del nanoalambre piezoeléctrico, su movimiento en el plano o fuera del plano causado por la vibración externa induce la deformación de la nanoestructura piezoeléctrica, lo que lleva a la generación de la distribución del potencial eléctrico dentro de cada nanoalambre individual. El contraelectrodo está recubierto de metal, formando un contacto Schottky con la punta del nanoalambre. El grupo de Zhong Lin Wang ha generado contraelectrodos compuestos de nanobarras de ZnO. El grupo de Sang-Woo Kim en la Universidad Sungkyunkwan (SKKU) y el grupo de Jae-Young Choi en el Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung (SAIT) introdujeron un contraelectrodo transparente en forma de cuenco combinando aluminio anodizado y tecnología de galvanoplastia . [26] También han desarrollado el otro tipo de contraelectrodo utilizando nanotubos de carbono de pared simple en red ( SWNT ). [27]

Nanogenerador integrado de nanocables laterales (LING)

Vista esquemática de un nanogenerador integrado de nanocables laterales típico

LING es una configuración bidimensional que consta de tres partes: el electrodo base, la nanoestructura piezoeléctrica de crecimiento lateral y el electrodo metálico para el contacto Schottky. En la mayoría de los casos, el espesor de la película del sustrato es mayor que el diámetro de la nanoestructura piezoeléctrica. LING es una expansión del generador de un solo cable (SWG).

Generadores eléctricos nanocompuestos (NEG)

Vista esquemática de un generador eléctrico nanocompuesto típico

La NEG es una configuración tridimensional que consta de tres partes principales: los electrodos de placa de metal, la nanoestructura piezoeléctrica de crecimiento vertical y la matriz de polímero, que se rellena entre la nanoestructura piezoeléctrica. La NEG fue introducida por Momeni et al. [28] Se ha sugerido una configuración geométrica similar a una tela donde un nanocable piezoeléctrico crece verticalmente sobre las dos microfibras en su dirección radial y se entrelazan para formar un nanogenerador. [29] Una de las microfibras está recubierta con el metal para formar un contacto Schottky, que sirve como contraelectrodo para los VING.

Materiales

Entre los diversos materiales piezoeléctricos estudiados para el nanogenerador, gran parte de la investigación se ha centrado en materiales con una estructura de wurtzita , como ZnO , CdS [30] y GaN . [31] Zhong Lin Wang del Instituto de Tecnología de Georgia introdujo nanocables de ZnO de tipo p. [32] A diferencia de la nanoestructura semiconductora de tipo n, la partícula móvil en el tipo p es un agujero, por lo tanto, el comportamiento schottky se invierte con respecto al del caso de tipo n; la señal eléctrica se genera a partir de la porción de la nanoestructura donde se acumulan los agujeros.

A partir de la idea de que se sabe que el material con una estructura de perovskita tiene características piezoeléctricas más efectivas en comparación con uno con una estructura de wurtzita, Min-Feng Yu de la Universidad de Illinois en Urbana -Champaign también ha estudiado el nanohilo de titanato de bario . [33] Se encontró que la señal de salida era más de 16 veces la de un nanohilo de ZnO similar . Liwei Lin de la Universidad de California, Berkeley , ha sugerido que el PVDF también se puede aplicar para formar un nanogenerador. [34]

En la siguiente tabla se presenta una comparación de los materiales reportados hasta el año 2010:

Aplicaciones

En 2010, el grupo de Zhong Lin Wang desarrolló un sensor de pH o UV autoalimentado integrado con VING con un voltaje de salida de 20 a 40  mV en el sensor. El grupo de Zhong Lin Wang también ha generado un voltaje de corriente alterna de hasta 100  mV a partir del SWG flexible conectado a un dispositivo para correr hámsteres . [39]

Algunas de las nanoestructuras piezoeléctricas se pueden formar sobre diversos tipos de sustratos, como sustratos orgánicos transparentes. Los grupos de investigación de SKKU (grupo de Sang-Woo Kim) y SAIT (grupo de Jae-Young Choi) han desarrollado un nanogenerador transparente y flexible. En su investigación, sustituyeron un electrodo de óxido de indio y estaño (ITO) por una capa de grafeno . [40]

Nanogenerador triboeléctrico

Un resumen sobre el progreso logrado en la densidad de potencia de salida de los nanogeneradores triboeléctricos en 12 meses.

Un nanogenerador triboeléctrico es un dispositivo de recolección de energía que convierte la energía mecánica en electricidad utilizando el efecto triboeléctrico . Fueron demostrados por primera vez por el grupo de Zhong Lin Wang en el Instituto de Tecnología de Georgia en 2012. [41] [42]

Desde el primer informe del TENG en enero de 2012, la densidad de potencia de salida del TENG ha mejorado, alcanzando 313  W/m2 , la densidad de volumen alcanza 490 kW/m3 y se han demostrado eficiencias de conversión de ~60% [43] –72% [44] . El grupo de Ramakrishna Podila en la Universidad de Clemson también demostró los primeros nanogeneradores triboeléctricos verdaderamente inalámbricos, [45] que podían cargar dispositivos de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías y condensadores) sin la necesidad de ninguna amplificación externa o amplificadores. [46]

Modos y mecanismos básicos

El nanogenerador triboeléctrico tiene tres modos básicos de funcionamiento: modo de separación de contactos verticales, modo de deslizamiento en el plano y modo de electrodo único. Tienen diferentes características y son adecuados para diferentes aplicaciones.

Modo de separación de contactos verticales

Modo de separación por contacto vertical de un nanogenerador triboeléctrico

El cambio periódico en la diferencia de potencial inducido por la separación y el recontacto cíclicos de las cargas triboeléctricas opuestas en las superficies internas de las dos láminas. Cuando se aplica agitación mecánica al dispositivo para doblarlo o presionarlo, las superficies internas entrarán en estrecho contacto, dejando un lado de la superficie con cargas positivas y el otro con cargas negativas.

Cuando se libera la deformación, las dos superficies con cargas opuestas se separan automáticamente, de modo que estas cargas triboeléctricas opuestas generan un campo eléctrico e inducen una diferencia de potencial entre los electrodos superior e inferior. Los electrones fluyen de un electrodo al otro a través de la carga externa. La electricidad generada en este proceso continúa hasta que los potenciales de los dos electrodos son los mismos. Posteriormente, cuando las dos láminas se presionan nuevamente una contra la otra, la diferencia de potencial inducida por la carga triboeléctrica comienza a disminuir hasta cero, de modo que las cargas transferidas fluyen de regreso a través de la carga externa para generar otro pulso de corriente en la dirección opuesta.

Cuando dura esta deformación mecánica periódica, las señales de corriente alterna se generarán continuamente. [47] [48] En cuanto al par de materiales que entran en contacto y generan cargas triboeléctricas, al menos uno de ellos debe ser un aislante para que las cargas triboeléctricas no puedan ser conducidas sino que permanezcan en la superficie interna de la lámina.

Modo de deslizamiento lateral

Modo de deslizamiento lateral del nanogenerador triboeléctrico

Existen dos procesos básicos de fricción: contacto normal y deslizamiento lateral. Un TENG está diseñado en base al deslizamiento en el plano entre las dos superficies en una dirección lateral. [49] Con la triboelectrificación por deslizamiento, un cambio periódico en el área de contacto entre dos superficies conduce a una separación lateral de los centros de carga, lo que crea un voltaje que impulsa el flujo de electrones en la carga externa. El mecanismo de separación de carga en el plano puede funcionar en deslizamiento unidireccional entre dos placas [50] o en modo de rotación. [51]

Modo de electrodo único

Modo de electrodo único del nanogenerador triboeléctrico

Se presenta un nanogenerador triboeléctrico basado en un solo electrodo como un diseño más práctico para algunas aplicaciones, como los nanogeneradores triboeléctricos accionados por la punta de los dedos. [52] [53] De acuerdo con la serie triboeléctrica, los electrones se inyectaron desde la piel al PDMS ya que el PDMS es más triboeléctricamente negativo que la piel. Cuando las cargas triboeléctricas negativas en el PDMS se apantallan por completo de las cargas positivas inducidas en el electrodo de ITO al aumentar la distancia de separación entre el PDMS y la piel, no se pueden observar señales de salida.

Aplicaciones

TENG es un proceso físico de conversión de agitación mecánica en una señal eléctrica a través de triboelectrificación (en el circuito interno) y procesos de inducción electrostática (en el circuito externo). La recolección de energía de vibración podría usarse para alimentar dispositivos electrónicos móviles. Se ha demostrado que TENG recolecta energía de vibración ambiental basándose en el modo de separación de contactos. [54] Se ha diseñado un nanogenerador triboeléctrico tridimensional (3D-TENG) basado en un modo de hibridación de conjunción entre el modo de separación de contactos verticales y el modo de deslizamiento en el plano.

En 2013, el grupo de Zhonglin Wang informó sobre un nanogenerador triboeléctrico rotatorio para recolectar energía eólica . [55] Posteriormente, se han propuesto varios tipos de nanogeneradores triboeléctricos para recolectar energía ambiental, como nanogeneradores triboeléctricos de estructura espiral 3D para recolectar energía de las olas, [56] nanogeneradores triboeléctricos completamente cerrados aplicados en agua y entornos hostiles, [57] y nanogeneradores de disco multicapa para recolectar energía hidroeléctrica . [58] Sin embargo, debido a las limitaciones de los modelos de trabajo del nanogenerador, la fricción generada entre las capas del nanogenerador triboeléctrico reducirá la eficiencia de conversión de energía y la durabilidad del dispositivo. Los investigadores han diseñado un nanogenerador triboeléctrico basado en gotas para todo clima que se basa en el efecto de electrificación por contacto entre líquido y sólido para generar electricidad. [59]

Sensores de movimiento autoalimentados
Un circuito codificador con un gráfico de un sistema de polea de correa.
El sistema de correa-polea alimenta el circuito codificador convirtiendo la fricción en energía eléctrica .

El término "sensores autoalimentados" puede referirse a un sistema que alimenta todos los componentes electrónicos responsables de medir el movimiento detectable. Por ejemplo, el codificador triboeléctrico autoalimentado, integrado en un sistema de correa-polea inteligente, convierte la fricción en energía eléctrica utilizable almacenando la energía recolectada en un condensador y alimentando completamente el circuito, que incluye un microcontrolador y una pantalla LCD. [60]

Nanogenerador piroeléctrico

Un nanogenerador piroeléctrico es un dispositivo de recolección de energía que convierte la energía térmica externa en energía eléctrica mediante el uso de materiales piroeléctricos nanoestructurados. El efecto piroeléctrico se relaciona con la polarización espontánea en ciertos sólidos anisotrópicos como resultado de la fluctuación de la temperatura. [61] El primer nanogenerador piroeléctrico fue presentado por Zhong Lin Wang en el Instituto de Tecnología de Georgia en 2012. [62]

Mecanismo

El mecanismo del nanogenerador piroeléctrico se basa en una estructura compuesta de nanowries piroeléctricas. Se encuentra sobre dipolos eléctricos negativos en condiciones (a) de temperatura ambiente, (b) de calor y (c) de enfriamiento. Los ángulos marcados en los diagramas representan los grados en los que oscilaría el dipolo impulsado por fluctuaciones térmicas estadísticas.

El principio de funcionamiento de un nanogenerador piroeléctrico se puede explicar mediante el efecto piroeléctrico primario y el efecto piroeléctrico secundario.

El efecto piroeléctrico primario describe la carga producida en un caso libre de tensión. El efecto piroeléctrico primario domina la respuesta piroeléctrica en PZT , BTO y algunos otros materiales ferroeléctricos . [63] El mecanismo se basa en el bamboleo aleatorio inducido térmicamente del dipolo eléctrico alrededor de su eje de equilibrio, cuya magnitud aumenta con el aumento de la temperatura. [64] Debido a las fluctuaciones térmicas a temperatura ambiente, los dipolos eléctricos oscilarán aleatoriamente dentro de un grado desde sus respectivos ejes de alineación.

A una temperatura fija, la polarización espontánea de los dipolos eléctricos es constante. Si la temperatura en el nanogenerador cambia de temperatura ambiente a una temperatura más alta, esto dará como resultado que los dipolos eléctricos oscilen dentro de un mayor grado de dispersión alrededor de sus respectivos ejes de alineación. La cantidad de cargas inducidas en los electrodos se reduce, lo que da como resultado un flujo de electrones. Si se enfría el nanogenerador, los dipolos eléctricos oscilan dentro de un menor grado de ángulo de dispersión debido a la menor actividad térmica.

En el segundo caso, la respuesta piroeléctrica obtenida se explica por el efecto piroeléctrico secundario, que describe la carga producida por la tensión inducida por la expansión térmica. El efecto piroeléctrico secundario domina la respuesta piroeléctrica en ZnO , CdS y algunos otros materiales de tipo wurzita . La deformación térmica puede inducir una diferencia de potencial piezoeléctrico a través del material, que puede impulsar a los electrones a fluir en el circuito externo.

Aplicaciones

En 2012, Zhong Lin Wang utilizó un nanogenerador piroeléctrico como sensor de temperatura autoalimentado para detectar un cambio de temperatura, donde el tiempo de respuesta y el tiempo de reinicio del sensor son aproximadamente 0,9 y 3 s, respectivamente. [65]

Véase también

Referencias

  1. ^ Häsler, E.; Stein, L.; Harbauer, G. (octubre de 1984). "Fuente de alimentación fisiológica implantable con película de PVDF". Ferroelectrics . 60 (1): 277–282. doi :10.1080/00150198408017528. ISSN  0015-0193.
  2. ^ Cochran, George VB; Kadaba, Murali P.; Palmieri, Vincent R. (enero de 1988). "Los ultrasonidos externos pueden generar corrientes directas de microamperios in vivo a partir de materiales piezoeléctricos implantados". Journal of Orthopaedic Research . 6 (1): 145–147. doi :10.1002/jor.1100060119. ISSN  0736-0266. PMID  3334735.
  3. ^ Umeda, Mikio; Nakamura, Kentaro; Ueha, Sadayuki (1996-05-01). "Análisis de la transformación de la energía de impacto mecánico en energía eléctrica utilizando un vibrador piezoeléctrico". Revista japonesa de física aplicada . 35 (5S): 3267. doi :10.1143/jjap.35.3267. ISSN  0021-4922.
  4. ^ ab Antaki, James F.; Bertocci, Gina E.; Green, Elizabeth C.; Nadeem, Ahmed; Rintoul, Thomas; Kormos, Robert L.; Griffith, Bartley P. (julio de 1995). "Un sistema de carga de batería autóloga accionado por la marcha para órganos artificiales". Revista ASAIO . 41 (3): M588–M595. doi :10.1097/00002480-199507000-00079. ISSN  1058-2916. PMID  8573873.
  5. ^ Tashiro, Ryoichi; Kabei, Nobuyuki; Katayama, Kunimasa; Ishizuka, Yoshizo; Tsuboi, Fuminori; Tsuchiya, Kiichi (2000). "Desarrollo de un generador electrostático que aprovecha el movimiento de un cuerpo vivo. Uso de un fenómeno resonante". JSME International Journal Series C . 43 (4): 916–922. doi :10.1299/jsmec.43.916. ISSN  1344-7653.
  6. ^ Kiely, JJ; Morgan, DV; Rowe, DM; Humphrey, JM (1991). "Generador termoeléctrico en miniatura de bajo coste". Electronics Letters . 27 (25): 2332. doi :10.1049/el:19911444. ISSN  0013-5194.
  7. ^ Williams, CB; Yates, RB (1995). "Análisis de un generador microeléctrico para microsistemas". Actas de la Conferencia internacional sobre sensores y actuadores de estado sólido - TRANSDUCERS '95 . Vol. 1. IEEE. págs. 369–372. doi :10.1109/sensor.1995.717207.
  8. ^ Shearwood, C.; Yates, RB (1997). "Desarrollo de un microgenerador electromagnético". Electronics Letters . 33 (22): 1883. doi :10.1049/el:19971262. ISSN  0013-5194.
  9. ^ Beeby, SP; Tudor, MJ; White, NM (1 de diciembre de 2006). "Fuentes de vibración para recolección de energía para aplicaciones de microsistemas". Measurement Science and Technology . 17 (12): R175–R195. doi :10.1088/0957-0233/17/12/R01. ISSN  0957-0233.
  10. ^ Kymissis, J.; Kendall, C.; Paradiso, J.; Gershenfeld, N. (1998). "Recolección de energía parasitaria en zapatos". Compendio de artículos. Segundo simposio internacional sobre computadoras portátiles (Cat. No. 98EX215) . IEEE Comput. Soc. págs. 132–139. doi :10.1109/ISWC.1998.729539. ISBN 978-0-8186-9074-7.
  11. ^ Clark, William W.; Mo, Changki (2009), "Recolección de energía piezoeléctrica para aplicaciones de bioMEMS", Energy Harvesting Technologies , Boston, MA: Springer US, págs. 405-430, doi :10.1007/978-0-387-76464-1_16, ISBN 978-0-387-76463-4, consultado el 17 de octubre de 2024
  12. ^ Starner, T. (1996). "Computación portátil impulsada por humanos". IBM Systems Journal . 35 (3.4): 618–629. doi :10.1147/sj.353.0618. ISSN  0018-8670.
  13. ^ Fan, Feng-Ru; Tian, ​​Zhong-Qun; Lin Wang, Zhong (marzo de 2012). "Generador triboeléctrico flexible". Nanoenergía . 1 (2): 328–334. doi :10.1016/j.nanoen.2012.01.004. ISSN  2211-2855.
  14. ^ Harne, RL; Wang, KW (28 de enero de 2013). "Una revisión de la investigación reciente sobre la recolección de energía de vibración a través de sistemas biestables". Materiales y estructuras inteligentes . 22 (2): 023001. doi :10.1088/0964-1726/22/2/023001. ISSN  0964-1726.
  15. ^ Bain, Ashim Kumar; Chand, Prem (2 de septiembre de 2022). "Recolección de energía piroeléctrica". Materiales piroeléctricos : 173–219. doi :10.1002/9783527839742.ch5. ISBN 978-3-527-35101-5.
  16. ^ Cook-Chennault, KA; Thambi, N; Sastry, AM (9 de junio de 2008). "Alimentación de dispositivos portátiles con MEMS: una revisión de sistemas de suministro de energía regenerativos y no regenerativos con especial énfasis en los sistemas de recolección de energía piezoeléctrica". Materiales y estructuras inteligentes . 17 (4): 043001. doi :10.1088/0964-1726/17/4/043001. hdl : 2027.42/64168 . ISSN  0964-1726.
  17. ^ Sirohi, Jayant (2021), "Captación de energía eólica mediante materiales piezoeléctricos", Materiales ferroeléctricos para la recolección y almacenamiento de energía , Elsevier, págs. 187-207, doi :10.1016/b978-0-08-102802-5.00006-6, ISBN 978-0-08-102802-5, consultado el 17 de octubre de 2024
  18. ^ O'Donnell, Richard (septiembre de 2008). "Prólogo a: Recolección de energía a partir del movimiento humano y de la máquina para dispositivos electrónicos inalámbricos". Actas del IEEE . 96 (9): 1455–1456. doi :10.1109/jproc.2008.927493. ISSN  0018-9219.
  19. ^ Sripadmanabhan Indira, Sridhar; Aravind Vaithilingam, Chockalingam; Oruganti, Kameswara Satya Prakash; Mohd, Faizal; Rahman, Saidur (20 de mayo de 2019). "Nanogeneradores como fuente de energía sostenible: estado del arte, aplicaciones y desafíos". Nanomateriales . 9 (5): 773. doi : 10.3390/nano9050773 . ISSN  2079-4991. PMC 6566161 . PMID  31137520. 
  20. ^ Wang, ZL; Song, J. (junio de 2006). "Nanogeneradores piezoeléctricos basados ​​en matrices de nanocables de óxido de cinc" (PDF) . Science . 312 (5771): 242–246. Bibcode :2006Sci...312..242W. doi :10.1126/science.1124005. PMID  16614215. S2CID  4810693.
  21. ^ Zhao, X.; et, al (mayo de 2021). "Nanogeneradores hibridados para aprovechar eficazmente las energías mecánica y solar". Science . 24 (5): 102415. Bibcode :2021iSci...24j2415Z. doi :10.1016/j.isci.2021.102415. PMC 8099563 . PMID  33997695. 
  22. ^ M, Ani Melfa Roji; G, Jiji; T, Ajith Bosco Raj (2017-06-29). "Una retrospectiva sobre el papel de los nanogeneradores piezoeléctricos en el desarrollo del mundo verde". RSC Advances . 7 (53): 33642–33670. Bibcode :2017RSCAd...733642R. doi : 10.1039/C7RA05256A . ISSN  2046-2069.
  23. ^ Wang, Zhong Lin; Wang, Xudong; Song, Jinhui; Liu, Jin; Gao, Yifan (2008). "Nanogeneradores piezoeléctricos para nanodispositivos autoalimentados" (PDF) . IEEE Pervasive Computing . 7 (1): 49–55. doi :10.1109/mprv.2008.14. hdl :1853/25449. S2CID  35544892 . Consultado el 15 de junio de 2012 .
  24. ^ Wang, Zhong Lin; Song, Jinhui (14 de abril de 2006). "Nanogeneradores piezoeléctricos basados ​​en matrices de nanocables de óxido de cinc". Science . 312 (5771): 242–246. Bibcode :2006Sci...312..242W. doi :10.1126/science.1124005. ISSN  0036-8075. PMID  16614215.
  25. ^ Wang, Xudong; Song, Jinhui; Liu, Jin; Wang, Zhong Lin (2007). "Nanogenerador de corriente continua impulsado por ondas ultrasónicas" (PDF) . Science . 316 (5821): 102–105. Bibcode :2007Sci...316..102W. doi :10.1126/science.1139366. PMID  17412957. S2CID  33172196.
  26. ^ Choi, MY; Choi, D.; Jin, MJ; Kim, I.; Kim, SH; Choi, JY; Lee, SY; Kim, JM; Kim, SW (5 de junio de 2009). "Nanodispositivos generadores de carga flexibles transparentes accionados mecánicamente con nanobarras de ZnO piezoeléctricas" (PDF) . Advanced Materials . 21 (21): 2185–2189. Bibcode :2009AdM....21.2185C. doi :10.1002/adma.200803605. S2CID  56383692. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016.
  27. ^ Choi, D.; Choi, MY; Shin, HJ; Yoon, SM; Seo, JS; Choi, JY; Lee, SY; Kim, JM; Kim, SW (2010). "Electrodos de nanotubos de carbono de pared simple en red a nanoescala para nanogeneradores flexibles transparentes" (PDF) . Journal of Physical Chemistry C . 114 (2): 1379–1384. doi :10.1021/jp909713c.
  28. ^ Momeni, K.; Odegard, GM; Yassar, RS (2010). "Generador eléctrico nanocompuesto basado en nanocables piezoeléctricos de óxido de zinc" (PDF) . Journal of Applied Physics . 108 (11): 114303–114303–7. Bibcode :2010JAP...108k4303M. doi :10.1063/1.3517095.
  29. ^ Qin, Yong; Wang, Xudong; Wang, Zhong Lin (14 de febrero de 2008). "Estructura híbrida de microfibra y nanocable para la captación de energía" (PDF) . Nature . 451 (7180): 809–813. Bibcode :2008Natur.451..809Q. doi :10.1038/nature06601. PMID  18273015. S2CID  4411796.
    • corregido en Qin, Yong; Wang, Xudong; Wang, Zhong Lin (15 de enero de 2009). "Estructura híbrida de microfibra y nanoalambre para la captación de energía". Nature . 457 (7227): 340. Bibcode :2009Natur.457..340Q. doi : 10.1038/nature07628 .
  30. ^ Lin, Y.-F.; Song, J.; Ding, Y.; Lu, S.-Y.; Wang, ZL (14 de enero de 2008). "Nanogenerador piezoeléctrico que utiliza nanocables de CdS" (PDF) . Applied Physics Letters . 92 (2): 022105. Bibcode :2008ApPhL..92b2105L. doi :10.1063/1.2831901. hdl :1853/27469.
  31. ^ Huang, Chi-Te; Canción, Jinhui; Lee, Wei-Fan; Ding, Yong; Gao, Zhiyuan; Hao, Yue; Chen, Lih-Juann; Wang, Zhong Lin (7 de abril de 2010). "Matrices de nanocables de GaN para nanogeneradores de alto rendimiento" (PDF) . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 132 (13): 4766–4771. doi :10.1021/ja909863a. PMID  20218713.
  32. ^ Lu, MP; Song, J.; Lu, MY; Chen, MT; Gao, Y.; Chen, LJ; Wang, ZL (marzo de 2009). "Nanogenerador piezoeléctrico que utiliza matrices de nanocables de ZnO de tipo p" (PDF) . Nano Letters . 9 (3): 1223–1227. Bibcode :2009NanoL...9.1223L. doi :10.1021/nl900115y. PMID  19209870.
  33. ^ Wang, Z.; Hu, J.; Suryavanshi, AP; Yum, K.; Yu, MF (octubre de 2007). "Generación de voltaje a partir de nanocables BaTiO3 individuales bajo carga mecánica de tracción periódica" (PDF) . Nano Letters . 7 (10): 2966–2969. Bibcode :2007NanoL...7.2966W. doi :10.1021/nl070814e. PMID  17894515. Archivado desde el original (PDF) el 19 de diciembre de 2012.
  34. ^ ab Chang, Chieh; Tran, Van H.; Wang, Junbo; Fuh, Yiin-Kuen; Lin, Liwei (10 de febrero de 2010). "Nanogenerador polimérico piezoeléctrico de escritura directa con alta eficiencia de conversión de energía". Nano Letters . 10 (2): 726–731. Bibcode :2010NanoL..10..726C. doi :10.1021/nl9040719. PMID  20099876.
  35. ^ Huang, Chi-Te; Canción, Jinhui; Lee, Wei-Fan; Ding, Yong; Gao, Zhiyuan; Hao, Yue; Chen, Lih-Juann; Wang, Zhong Lin (7 de abril de 2010). "Matrices de nanocables de GaN para nanogeneradores de alto rendimiento" (PDF) . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 132 (13): 4766–4771. doi :10.1021/ja909863a. PMID  20218713.
  36. ^ Lin, Y.-F.; Song, J.; Ding, Y.; Lu, S.-Y.; Wang, ZL (14 de enero de 2008). "Nanogenerador piezoeléctrico que utiliza nanocables de CdS" (PDF) . Applied Physics Letters . 92 (2): 022105. Bibcode :2008ApPhL..92b2105L. doi :10.1063/1.2831901. hdl :1853/27469.
  37. ^ Wang, Z.; Hu, J.; Suryavanshi, AP; Yum, K.; Yu, MF (octubre de 2007). "Generación de voltaje a partir de nanocables BaTiO3 individuales bajo carga mecánica de tracción periódica" (PDF) . Nano Letters . 7 (10): 2966–2969. Bibcode :2007NanoL...7.2966W. doi :10.1021/nl070814e. PMID  17894515. Archivado desde el original (PDF) el 19 de diciembre de 2012.
  38. ^ Ganeshkumar, Rajasekaran; Cheah, Chin Wei; Xu, Ruize; Kim, Sang-Gook; Zhao, Rong (2017). "Un nanogenerador piezoeléctrico flexible de alto voltaje de salida que utiliza nanofibras porosas de KNbO3 sin plomo". Applied Physics Letters . 111 (1): 013905. Código Bibliográfico :2017ApPhL.111a3905G. doi :10.1063/1.4992786.
  39. ^ Yang, R.; Qin, Y.; Li, C.; Zhu, G.; Wang, ZL (marzo de 2009). "Conversión de energía biomecánica en electricidad mediante un nanogenerador impulsado por el movimiento muscular" (PDF) . Nano Letters . 9 (3): 1201–1205. Bibcode :2009NanoL...9.1201Y. doi :10.1021/nl803904b. PMID  19203203.
  40. ^ Choi, Dukhyun; Choi, Min-Yeol; Choi, Won Mook; Shin, Hyeon-Jin; Park, Hyun-Kyu; Seo, Ju-Seok; Park, Jongbong; Yoon, Seon-Mi; Chae, Seung Jin; Lee, Young Hee; Kim, Sang-Woo; Choi, Jae-Young; Lee, Sang Yoon; Kim, Jong Min (18 de mayo de 2010). "Nanogeneradores transparentes totalmente enrollables basados ​​en electrodos de grafeno". Materiales avanzados . 22 (19): 2187–2192. Código Bibliográfico :2010AdM....22.2187C. doi :10.1002/adma.200903815. PMID  20376853. S2CID  31674433.
  41. ^ Fan, FR; Tian, ​​ZQ; Lin Wang, Z. (2012). "Generador triboeléctrico flexible". Nanoenergía . 1 (2): 328–334. doi :10.1016/j.nanoen.2012.01.004. S2CID  59434593.
  42. ^ Wang, Zhong, Lin (15 de octubre de 2012). "Sensor magnético autoalimentado basado en un nanogenerador triboeléctrico". ACS Nano . 6 (11): 10378–10383. doi :10.1021/nn304374m. PMID  23061926. S2CID  8888717 – vía ACS Publications.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  43. ^ Wang, ZL (2013). "Nanogeneradores triboeléctricos como nueva tecnología energética para sistemas autoalimentados y como sensores mecánicos y químicos activos". ACS Nano . 7 (11): 9533–9557. doi :10.1021/nn404614z. PMID  24079963. S2CID  4104990.
  44. ^ Xiong, Pu (25 de septiembre de 2015). "Carga eficiente de baterías de iones de litio con corriente de salida pulsada de nanogeneradores triboeléctricos". Ciencia avanzada . 3 (1): 1500255. doi :10.1002/advs.201500255. PMC 5054865 . PMID  27774382. 
  45. ^ Pacha, Aswathi (30 de diciembre de 2017). "Los nanogeneradores se vuelven inalámbricos". El hindú . ISSN  0971-751X . Consultado el 15 de agosto de 2019 .
  46. ^ Mallineni, Sai Sunil Kumar; Dong, Yongchang; Más abajo, Herbert; Rao, Apparao M.; Podila, Ramakrishna (2018). "Un nanogenerador triboeléctrico inalámbrico". Materiales Energéticos Avanzados . 8 (10): 1702736. arXiv : 1707.03677 . doi :10.1002/aenm.201702736. ISSN  1614-6840. S2CID  115401318.
  47. ^ Zhu, G.; Pan, C.; Guo, W.; Chen, CY; Zhou, Y.; Yu, R.; Wang, ZL (2012). "Electrodeposición de pulsos impulsada por generador triboeléctrico para micropatrones". Nano Letters . 12 (9): 4960–4965. Código Bibliográfico :2012NanoL..12.4960Z. doi :10.1021/nl302560k. PMID  22889363.
  48. ^ Wang, S.; Lin, L.; Wang, ZL (2012). "Conversión de energía a escala nanométrica mediante efecto triboeléctrico para la alimentación sostenible de dispositivos electrónicos portátiles". Nano Letters . 12 (12): 6339–6346. Bibcode :2012NanoL..12.6339W. CiteSeerX 10.1.1.653.8167 . doi :10.1021/nl303573d. PMID  23130843. 
  49. ^ Wang, S.; Lin, L.; Xie, Y.; Jing, Q.; Niu, S.; Wang, ZL (2013). "Nanogeneradores triboeléctricos deslizantes basados ​​en el mecanismo de separación de carga en el plano". Nano Letters . 13 (5): 2226–2233. Bibcode :2013NanoL..13.2226W. CiteSeerX 10.1.1.653.7572 . doi :10.1021/nl400738p. PMID  23581714. 
  50. ^ Zhu, G.; Chen, J.; Liu, Y.; Bai, P.; Zhou, YS; Jing, Q.; Pan, C.; Wang, ZL (2013). "Generador triboeléctrico de rejilla lineal basado en electrificación deslizante". Nano Letters . 13 (5): 2282–2289. Bibcode :2013NanoL..13.2282Z. doi :10.1021/nl4008985. PMID  23577639. S2CID  23207686.
  51. ^ Lin, L.; Wang, S.; Xie, Y.; Jing, Q.; Niu, S.; Hu, Y.; Wang, ZL (2013). "Nanogenerador triboeléctrico de disco estructurado segmentariamente para la recolección de energía mecánica rotacional". Nano Letters . 13 (6): 2916–2923. Bibcode :2013NanoL..13.2916L. CiteSeerX 10.1.1.653.6174 . doi :10.1021/nl4013002. PMID  23656350. 
  52. ^ Yang, Y.; Zhou, YS; Zhang, H.; Liu, Y.; Lee, S.; Wang, ZL (2013). "Un nanogenerador triboeléctrico basado en un solo electrodo como sistema de seguimiento autoalimentado". Materiales avanzados . 25 (45): 6594–6601. Bibcode :2013AdM....25.6594Y. doi :10.1002/adma.201302453. PMID  24166972. S2CID  34609609.
  53. ^ Yang, Y.; Zhang, H.; Chen, J.; Jing, Q.; Zhou, YS; Wen, X.; Wang, ZL (2013). "Nanogenerador triboeléctrico deslizante basado en un solo electrodo para un sistema de sensor de vector de desplazamiento autoalimentado". ACS Nano . 7 (8): 7342–7351. doi :10.1021/nn403021m. PMID  23883397. S2CID  5535819.
  54. ^ Yang, W.; Chen, J.; Zhu, G.; Wen, X.; Bai, P.; Su, Y.; Lin, Y.; Wang, Z. (2013). "Recolección de energía de vibración mediante un nanogenerador triboeléctrico basado en triple voladizo". Nanoinvestigación . 6 (12): 880–886. doi :10.1007/s12274-013-0364-0. S2CID  16320893.
  55. ^ Xie, Yannan; Wang, Sihong; Lin, largo; Jing, Qingshen; Lin, Zong-Hong; Niu, Simiao; Wu, Zhengyun; Wang, Zhong Lin (14 de junio de 2013). "Nanogenerador triboeléctrico rotativo basado en un mecanismo hibridado para la recolección de energía eólica". ACS Nano . 7 (8): 7119–7125. doi :10.1021/nn402477h. ISSN  1936-0851. PMID  23768179.
  56. ^ Hu, Youfan; Yang, Jin; Jing, Qingshen; Niu, Simiao; Wu, Wenzhuo; Wang, Zhong Lin (31 de octubre de 2013). "Nanogenerador triboeléctrico construido sobre una estructura espiral tridimensional suspendida como sensor de vibración y posicionamiento y recolector de energía de las olas". ACS Nano . 7 (11): 10424–10432. doi :10.1021/nn405209u. ISSN  1936-0851. PMID  24168315.
  57. ^ Yang, Ya; Zhang, Hulin; Liu, Ruoyu; Wen, Xiaonan; Hou, Te-Chien; Wang, Zhong Lin (16 de julio de 2013). "Nanogeneradores triboeléctricos completamente cerrados para aplicaciones en agua y entornos hostiles". Materiales de energía avanzada . 3 (12): 1563–1568. doi :10.1002/aenm.201300376. ISSN  1614-6832. S2CID  94947493.
  58. ^ Xie, Yannan; Wang, Sihong; Niu, Simiao; Lin, largo; Jing, Qingshen; Su, Yuanjie; Wu, Zhengyun; Wang, Zhong Lin (mayo de 2014). "Nanogenerador triboeléctrico de disco multicapa para aprovechar energía hidroeléctrica". Nanoenergía . 6 : 129-136. doi :10.1016/j.nanoen.2014.03.015. ISSN  2211-2855.
  59. ^ "Nanogenerador triboeléctrico basado en gotas para todo tipo de clima para la captación de energía de las olas". doi :10.1021/acsnano.1c02790.s002 . Consultado el 19 de noviembre de 2021 . {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  60. ^ Taghavi, Majid; Sedeghi, Ali; Mondini, Alessio; Mazzolai, Bárbara; Beccai, Lucía; Mattoli, Virgilio (2015). "Elementos de máquinas inteligentes triboeléctricas y codificador autoalimentado". Nanoenergía . 13 : 92-102. doi :10.1016/j.nanoen.2015.02.011.
  61. ^ Zook, JD; Liu, ST (1978). "Efectos piroeléctricos en películas delgadas". Journal of Applied Physics . 49 (8): 4604. Bibcode :1978JAP....49.4604Z. doi :10.1063/1.325442.
  62. ^ Yang, Y.; Guo, W.; Pradel, KC; Zhu, G.; Zhou, Y.; Zhang, Y.; Hu, Y.; Lin, L.; Wang, ZL (2012). "Nanogeneradores piroeléctricos para la recolección de energía termoeléctrica". Nano Letters . 12 (6): 2833–2838. Bibcode :2012NanoL..12.2833Y. CiteSeerX 10.1.1.654.3691 . doi :10.1021/nl3003039. PMID  22545631. 
  63. ^ Ye, CP; Tamagawa, T.; Polla, DL (1991). "Estudios experimentales sobre efectos piroeléctricos primarios y secundarios en películas delgadas de Pb(ZrO x Ti 1−x )O 3 , PbTiO 3 y ZnO". Journal of Applied Physics . 70 (10): 5538. Bibcode :1991JAP....70.5538Y. doi :10.1063/1.350212.
  64. ^ Yang, Y.; Jung, JH; Yun, BK; Zhang, F.; Pradel, KC; Guo, W.; Wang, ZL (2012). "Nanogeneradores piroeléctricos flexibles que utilizan una estructura compuesta de nanocables de KNbO3 sin plomo". Materiales avanzados . 24 (39): 5357–5362. Bibcode :2012AdM....24.5357Y. doi :10.1002/adma.201201414. PMID  22837044. S2CID  205245776.
  65. ^ Yang, Y.; Zhou, Y.; Wu, JM; Wang, ZL (2012). "Nanogeneradores piroeléctricos de un solo micro/nanohilo como sensores de temperatura autoalimentados". ACS Nano . 6 (9): 8456–8461. doi :10.1021/nn303414u. PMID  22900676. S2CID  6502534.

Enlaces externos