Ssylka

Наногенератор на основе POMs: инновационный контроль походки подростков

Новая разработка в области энергогенерации и мониторинга движений подростков базируется на трибоэлектрическом наногенераторе (TENG), созданном с использованием наноматериалов на основе полиоксометалатов (POMs).
Наногенератор на основе POMs: инновационный контроль походки подростков
Изображение носит иллюстративный характер

Руководитель проекта, профессор Вейлин Чен из Школы химии Северо-восточного педагогического университета в Чанчжу, объединил усилия с Йидзя Хао, Туо Цзи и Цзин Чжан для раннего выявления аномалий походки, способных негативно сказаться на физических качествах и формировании опорно-двигательного аппарата подростков.

Основой разработки стали инновационные нано-структуры полиоксометалатов, полученные путем изменения их морфологии. В эксперименте использованы наноролики Ag4SiW12O40·nH2O, синтезированные по принципу самосборки из H4SiW12O40·nH2O, что позволило существенно повысить эффективность TENG по сравнению с традиционными материалами.

Сравнительный анализ показал, что оптимизированные наноролики с диаметром 100 нм и длиной от 400 до 1000 нм обеспечивают напряжение до 104,3 В, плотность тока 1127,1 мкА/м² и заряд 15,38 нК, при этом показатели превышают значения аналогичных устройств более чем в два раза. Испытания с применением АСМ и зондов Кельвина подтвердили, что увеличение шероховатости и поверхностного потенциала является ключевым фактором повышения электрических характеристик устройства.

Применение разработанного наногенератора в носимых устройствах позволяет отслеживать аномалии походки подростков, снижая риск возникновения искривленной осанки, утраты спортивных качеств и травм. Измерения изменений напряжения, получаемые при фиксации работы устройства, служат надежным индикатором для своевременной корректировки двигательной активности.

Испытания продемонстрировали высокую стабильность работы: устройство удерживало напряжение около 100 В в течение 1000 секунд и обеспечивало максимальную мощность 25,2 мкВт при внешнем сопротивлении 500 МОм, что подчеркивает его потенциальную применимость в реальных условиях.

В условиях растущего мирового интереса к возобновляемым источникам энергии, данный подход открывает новые возможности применения полиоксометалатов в сфере создания эффективных наногенераторов для носимых устройств, способных обеспечивать неинвазивный контроль здоровья.

Планируются дальнейшие исследования по доработке и усовершенствованию TENG, а также переход технологии из лабораторных условий в практическое применение. Новые разработки ориентированы на увеличение надежности и эффективности, что может стать основой для прорывных решений в неинвазивной диагностике и предотвращении нарушений моторики.

Опубликованное 13 января 2025 года в журнале Nano Research исследование носит практическую значимость для медицины и электроники, а профессор Чен отметил: «Мы продолжим разработку более эффективных полиоксометалатных наноматериалов для дальнейших усовершенствований в области TENG».


Новое на сайте

16951Хорнелундское золото: неразгаданная тайна викингов 16950Физический движок в голове: как мозг разделяет твердые предметы и текучие вещества 16949Скрыты ли в нашей днк ключи к лечению ожирения и последствий инсульта? 16948Почему символ американской свободы был приговорен к уничтожению? 16947Рукотворное убежище для исчезающих амфибий 16946Какую тайну хранит жестокая жизнь и загадочная смерть сестер каменного века? 16945Скрывает ли Плутон экваториальный пояс из гигантских ледяных клинков? 16944Взгляд на зарю вселенной телескопом Джеймса Уэбба 16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс?