3차원 기공구조를 이용한 정전기반 에너지 하베스팅 나노발전기 소자제조

• 영문명: 3D Porous Foam-based Triboelectric Nanogenerators for Energy Harvesting
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 저자명: 전상헌 정정화 홍석원
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제26권 제1호, 9~15쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2019.03.31

국문 초록

본 연구에서는 3차원 기공구조를 지닌 금속 및 고분자 소재를 이용한 수직 마찰모드의 정전기반 나노발전기(triboelectric nanogenerator, TENG) 제조기술을 소개하고 이에 관한 응용 연구를 수행하였다. 다양한 장점을 지닌 3차원 기공구조를 활용하여 설계된 간단하며 효율적인 나노발전기로, 반복적인 접촉/분리를 통해, 120 V에 이르는 순간 전압특성과 최대 출력 $0.74mW/m^2$ 수식 이미지을 획득하였다. 실제적인 응용 연구로 48개의 발광소자 구동 실험을 실시하였으며, 저전력 소비 전자소자 장치로의 응용 확장성을 확인하기 위해 회로 구성을 통한 커패시터 축적기능을 확인하였다. 본 연구에서 소개하는 정전기반 에너지 하베스팅 기술은 매우 경제적으로 제조할 수 있는 실용적인 접근방식으로, 반복적으로 가해지는 마찰에 의한 정전력을 효율적으로 획득하여 가까운 미래에 자가발전(self-powered)형 소형 전기소자 구동, 휴대형 전자기기 및 대규모의 전자 발전 장치에 적용 가능할 것으로 기대된다.

영문 초록

Here, we present a facile route to fabricate a vertically stacked 3D porous structure-based triboelectric nanogenerator (TENG) that can be used to harvest energy from the friction in a repetitive contact-separation mode. The unit component of TENG consists of thin Al foil electrodes integrated with microstructured 3D foams such as Ni, Cu, and polyurethane (PU), which provide advantageous tribo-surfaces specifically to increase the friction area to the elastomeric counter contact surfaces (i.e., polydimethylsiloxane, PDMS). The periodic contact/separation-induced triboelectric power generation from a single unit of the 3D porous structure-based TENG was up to $0.74mW/m^2$ 수식 이미지 under a mild condition. To demonstrate the potential applications of our approach, we applied our TENGs to small-scale devices, operating 48 LEDs and capacitors. We envision that this energy harvesting technology can be expanded to the applications of sustainably operating portable electronic devices in a simple and cost-effective manner by effectively harvesting wasted energy resources from the environment.

목차

1. 서론

2. 실험 방법

3. 결과 및 고찰

4. 결론

감사의 글

References

키워드

Triboelectric Nanogenerator Energy harvesting 3D foam PDMS