۱۳۹۶-فاطمه مرادی

فاطمه مرادی

ایمیل:  fatemeh.moradi@ma.iut.ac.ir

• کارشناسی ارشد (96-99): طراحی و ساخت  نانوژنراتور تریبوالکتریک بر پایه فیلم پلیمری اصلاح شده 

چکیده

بحران‌های انرژی و زیست ‌محیطی در سالیان اخیر، حرکت به سمت انرژی‌های پاک، تجدید پذیر و پایدار در مقیاس و کاربردهای گوناگون را به امری اجتناب‌ناپذیر تبدیل کرده است. در مقیاس کوچک، سیستم‌هایی پایدار و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری توان موردنیاز سیستمهای نانوالکترومکانیکی، تجهیزات پزشکی قابل کاشت در بدن، تجهیزات الکترونیکی همراه، نانوربات‌ها وغیره را تامین کردند. در حال حاضر باتری‌ها متداول‌ترین تجهیز برای تامین انرژی موردنیاز این نوع سیستم‌ها هستند. عمر محدود، لزوم دسترسی جهت تعویض، ابعاد بزرگ و وزن بالا (در مقایسه با کل سیستم) و صدمات زیست‌محیطی ناشی از دفع از مشکلات بزرگ باتری‌ها به شمار می‌روند. اختراع نانوژنراتور را می‌توان پاسخی برای این مشکلات در نظر گرفت. نانوژنراتورها از ساختارهایی در ابعاد میکرو یا نانو تشکیل شده‌اند که از ارتعاشات مکانیکی موجود در محیط، جریان سیالات (مانند خون)، اختلاف حرارت و غیره برای تأمین انرژی موردنیاز سیستم‌های موردنظر استفاده می‌کنند. در این مبدلها از دو لایه مجزا با خاصیت الکتریکی کاملا متفاوت استفاده میشود، به گونه اي که یکی از این سطوح توانایی القاي بار الکتریکی مثبت و دیگري توانایی القاي بار منفی را داشته باشد. در حال حاضر، استفاده از الکترودهای شفاف، انعطاف‌پذیر و رسانای جریان الکتریکی در کاربردهای مختلف مانند نمایشگرهای لمسی انعطاف‌پذیر، سلول‌های خورشیدی و ابرخازن‌ها مورد توجه قرار گرفته است. هدف از گزارش حاضر، ساخت و توسعه نانوژنراتور تریبوالکتریک شفاف تک لایه به منظور تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. در این گزارش، با توجه به هدف حفظ شفافیت و در نظر گرفتن پارامترها و عوامل موثر در توان خروجی دستگاه، انتخاب موادی چون لایه پليديمتيلسيلوكسان اصلاح شده با گرافن اکساید به عنوان لایه تریبوالکتریک، و اکسید قلع آلاییده شده با فلورین به عنوان الکترود پیشنهاد میشود. اکسید گرافن خواصی همچون، استحکام بالا، انعطافپذیری مناسب و موبیلیته حامل عالی، جهت به دام انداختن الکترونها در زمینه پلیمر پليديمتيل سيلوكسان دارد. پلیمر پليديمتيل سيلوكسان، پلیمری شفاف، انعطافپذیر، غیرسمی و زیست سازگار است که کاربرد فراوانی در ساخت نانوژنراتورهای تریبوالکتریک دارد. با وجود این، به منظور بهبود خواصی از جمله افزایش چگالی بار سطحی و بهبود خاصیت آبگریزی، فرایندهای اصلاح سازی شامل پوششدهی با انواع گوناگون نانومواد (از جمله اکسید گرافن) و ایجاد میکروبافت بر روی سطح آن انجام میشود. انتظار میرود که ترکیبی از فرایند پوششدهی و ایجاد میکروبافت در سطح، ضمن کنترل شفافت این پلیمر، خواص آن را به عنوان یک تریبوالکتریک بهبود داده و سبب بهبود ولتاژ خروجی شود.