ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் விளைவு மற்றும் TENG நானோ ஜெனரேட்டர்கள்

ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவு என்பது சில பொருட்கள் ஒன்றோடொன்று தேய்க்கும்போது மின் கட்டணங்கள் தோன்றும் நிகழ்வாகும். இந்த விளைவு இயல்பாகவே ஒரு வெளிப்பாடாகும் தொடர்பு மின்மயமாக்கல், இது பண்டைய காலங்களிலிருந்து மனிதகுலத்திற்குத் தெரியும்.

மிலெட்ஸ்கியின் தேல்ஸ் கூட கம்பளியால் தேய்க்கப்பட்ட அம்பர் குச்சியின் சோதனைகளில் இந்த நிகழ்வைக் கவனித்தார். மூலம், "மின்சாரம்" என்ற வார்த்தை அங்கிருந்து உருவானது, ஏனெனில் கிரேக்க மொழியிலிருந்து மொழிபெயர்க்கப்பட்ட "எலக்ட்ரான்" என்ற வார்த்தைக்கு அம்பர் என்று பொருள்.

ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவை வெளிப்படுத்தக்கூடிய பொருட்களை ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் வரிசையில் அமைக்கலாம்: கண்ணாடி, பிளெக்ஸிகிளாஸ், நைலான், கம்பளி, பட்டு, செல்லுலோஸ், பருத்தி, அம்பர், பாலியூரிதீன், பாலிஸ்டிரீன், டெஃப்ளான், ரப்பர், பாலிஎதிலீன், முதலியன

வரியின் தொடக்கத்தில் நிபந்தனைக்குட்பட்ட "நேர்மறை" பொருட்கள் உள்ளன, இறுதியில் - நிபந்தனையுடன் "எதிர்மறை". இந்த வரிசையின் இரண்டு பொருட்களை நீங்கள் எடுத்து அவற்றை ஒன்றோடொன்று தேய்த்தால், "நேர்மறை" பக்கத்திற்கு நெருக்கமான பொருள் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படும் மற்றும் மற்றொன்று எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படும். முதன்முறையாக, 1757 ஆம் ஆண்டில் ஸ்வீடிஷ் இயற்பியலாளர் ஜோஹன் கார்ல் வில்கே என்பவரால் ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் தொடர் தொகுக்கப்பட்டது.

இயற்பியல் கண்ணோட்டத்தில், ஒன்றோடொன்று தேய்க்கும் இரண்டு பொருட்களில் ஒன்று நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படும், இது அதன் பெரிய மின்கடத்தா மாறிலியால் மற்றொன்றிலிருந்து வேறுபடுகிறது. இந்த அனுபவ மாதிரி கோஹனின் விதி என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் முக்கியமாக தொடர்புடையது மின்கடத்தா.

ஒரு ஜோடி வேதியியல் ஒரே மாதிரியான மின்கடத்தா ஒன்றுடன் ஒன்று தேய்க்கும்போது, ​​அடர்த்தியானது நேர்மறை மின்னூட்டத்தைப் பெறும். திரவ மின்கடத்தாவில், அதிக மின்கடத்தா மாறிலி அல்லது அதிக மேற்பரப்பு பதற்றம் கொண்ட ஒரு பொருள் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படும். மறுபுறம், உலோகங்கள், மின்கடத்தா மேற்பரப்பில் தேய்க்கப்படும் போது, ​​நேர்மறையாகவும் எதிர்மறையாகவும் மின்னேற்றமாக மாறும்.

ஒருவருக்கொருவர் தேய்க்கும் உடல்களின் மின்மயமாக்கலின் அளவு மிகவும் முக்கியமானது, அவற்றின் மேற்பரப்புகளின் பரப்பளவு அதிகமாகும். அது பிரிக்கப்பட்ட உடலின் மேற்பரப்பில் உள்ள தூசியின் உராய்வு (கண்ணாடி, பளிங்கு, பனி தூசி போன்றவை) எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. ஒரு சல்லடை மூலம் தூசியை பிரிக்கும்போது, ​​தூசி துகள்களும் சார்ஜ் ஆகும்.

திடப்பொருட்களில் உள்ள ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் விளைவை பின்வருமாறு விளக்கலாம். சார்ஜ் கேரியர்கள் ஒரு உடலில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும். குறைக்கடத்திகள் மற்றும் உலோகங்களில், ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவு என்பது குறைந்த வேலை செயல்பாடு கொண்ட ஒரு பொருளிலிருந்து அதிக வேலை செயல்பாடு கொண்ட ஒரு பொருளுக்கு எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம் காரணமாகும்.

ஒரு மின்கடத்தா உலோகத்திற்கு எதிராக தேய்க்கும்போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் உலோகத்திலிருந்து மின்கடத்தாக்கு மாறுவதால் ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் மின்மயமாக்கல் ஏற்படுகிறது. ஒரு ஜோடி மின்கடத்தா ஒன்றுடன் ஒன்று தேய்க்கும்போது, ​​தொடர்புடைய அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் பரஸ்பர ஊடுருவல் காரணமாக இந்த நிகழ்வு ஏற்படுகிறது.

ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவின் தீவிரத்தன்மைக்கு குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்பானது, ஒருவருக்கொருவர் உராய்வின் போது உடல்களை வெப்பமாக்குவதற்கான வெவ்வேறு அளவுகளாக இருக்கலாம், ஏனெனில் இது மிகவும் சூடான பொருளின் உள்ளூர் ஒத்திசைவற்ற தன்மையிலிருந்து கேரியர்களின் இடப்பெயர்ச்சிக்கு காரணமாகிறது - "உண்மை" triboelectricity. கூடுதலாக, பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் அல்லது பைரோ எலக்ட்ரிக்ஸின் தனிப்பட்ட மேற்பரப்பு கூறுகளை இயந்திரத்தனமாக அகற்றுவது ஒரு ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் விளைவுக்கு வழிவகுக்கும்.

திரவங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும், ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவின் வெளிப்பாடானது, இரண்டு திரவ ஊடகங்களுக்கிடையேயான இடைமுகத்தில் அல்லது ஒரு திரவம் மற்றும் திடப்பொருளுக்கு இடையே உள்ள இடைமுகத்தில் மின்சார இரட்டை அடுக்குகளின் தோற்றத்துடன் தொடர்புடையது. உலோகத்திற்கும் திரவத்திற்கும் இடையிலான இடைமுகத்தில் கட்டணங்களைப் பிரிப்பதன் காரணமாக triboelectricity ஏற்படுகிறது.

இரண்டு திரவ மின்கடத்தாக்களை தேய்ப்பதன் மூலம் மின்மயமாக்கல், மின்கடத்தா மாறிலிகள் வேறுபடும் திரவங்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் மின்சார இரட்டை அடுக்குகள் இருப்பதால் ஏற்படுகிறது. மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி (கோஹனின் விதியின்படி), குறைந்த மின்கடத்தா மாறிலி கொண்ட ஒரு திரவம் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது, மேலும் அதிக அளவு கொண்ட திரவம் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது.

திட மின்கடத்தா அல்லது திரவத்தின் மேற்பரப்பில் ஏற்படும் தாக்கத்தால் திரவங்களை தெறிக்கும் போது ஏற்படும் ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவு, திரவத்திற்கும் வாயுவிற்கும் இடையிலான எல்லையில் மின்சார இரட்டை அடுக்குகளை அழிப்பதால் ஏற்படுகிறது (நீர்வீழ்ச்சிகளில் மின்மயமாக்கல் இந்த பொறிமுறையால் துல்லியமாக நிகழ்கிறது) .

டிரைபோஎலக்ட்ரிசிட்டி சில சூழ்நிலைகளில் செயற்கைத் துணி போன்ற மின்கடத்தாக்களில் தேவையற்ற மின் கட்டணங்கள் குவிவதற்கு வழிவகுத்தாலும், ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவு இன்று திடப்பொருட்களில் எலக்ட்ரான் பொறிகளின் ஆற்றல் நிறமாலையை ஆய்வு செய்வதிலும், அதே போல் ஒளிரும் மையங்களைப் படிக்க கனிமவியலிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. , தாதுக்கள், பாறைகள் மற்றும் அவற்றின் வயதை உருவாக்குவதற்கான நிலைமைகளை நிர்ணயித்தல்.

TENG ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் நானோ ஜெனரேட்டர்கள்

முதல் பார்வையில், இந்த செயல்பாட்டில் ஈடுபட்டுள்ள மின்சார கட்டணத்தின் குறைந்த மற்றும் நிலையற்ற அடர்த்தியின் காரணமாக ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவு ஆற்றல் ரீதியாக பலவீனமாகவும் திறமையற்றதாகவும் தோன்றுகிறது. இருப்பினும், ஜோர்ஜியா டெக்கின் விஞ்ஞானிகள் குழு விளைவின் ஆற்றல் பண்புகளை மேம்படுத்த ஒரு வழியைக் கண்டறிந்துள்ளது.

காந்த தூண்டுதலுடன் பாரம்பரிய தூண்டல் ஜெனரேட்டர்களைப் பொறுத்தவரை வழக்கமாகச் செய்வது போல, மிக உயர்ந்த மற்றும் மிகவும் நிலையான வெளியீட்டு சக்தியின் திசையில் நானோ ஜெனரேட்டர் அமைப்பை உற்சாகப்படுத்துவதே முறையாகும்.

நன்கு வடிவமைக்கப்பட்ட மின்னழுத்த பெருக்கல் திட்டங்களுடன் இணைந்து, வெளிப்புற சுய-சார்ஜ் தூண்டுதலுடன் கூடிய ஒரு அமைப்பு சதுர மீட்டருக்கு 1.25 mC க்கும் அதிகமான மின்னழுத்த அடர்த்தியை வெளிப்படுத்தும் திறன் கொண்டது. இதன் விளைவாக வரும் மின்சாரம் கொடுக்கப்பட்ட அளவின் சதுரத்திற்கு விகிதாசாரமாகும் என்பதை நினைவில் கொள்க.

விஞ்ஞானிகளின் வளர்ச்சியானது, மனித உடலின் தினசரி இயந்திர இயக்கங்களிலிருந்து முக்கியமாகப் பெறப்பட்ட ஆற்றலுடன் சிறிய எலக்ட்ரானிக்ஸ் சார்ஜ் செய்வதற்கான நடைமுறை மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் நானோ ஜெனரேட்டர்களை (TENG, TENG) எதிர்காலத்தில் உருவாக்குவதற்கான உண்மையான வாய்ப்பைத் திறக்கிறது.

நானோ ஜெனரேட்டர்கள் குறைந்த எடை, குறைந்த விலை மற்றும் 1-4 ஹெர்ட்ஸ் வரிசையின் குறைந்த அதிர்வெண்களில் மிகவும் திறம்பட உருவாக்கும் பொருட்களைத் தேர்வுசெய்ய உங்களை அனுமதிக்கும்.

உருவாக்கப்படும் ஆற்றலின் ஒரு பகுதி உற்பத்தி செயல்முறையை ஆதரிக்கவும், வேலை செய்யும் மின்னூட்ட அடர்த்தியை அதிகரிக்கவும் பயன்படுத்தப்படும் போது, ​​வெளிப்புற மின்னேற்றம் கொண்ட ஒரு சுற்று (வெளிப்புற உற்சாகத்துடன் கூடிய தூண்டல் ஜெனரேட்டரைப் போன்றது) மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியதாகக் கருதப்படுகிறது.

டெவலப்பர்களால் கருதப்பட்டபடி, ஜெனரேட்டர் மின்தேக்கிகள் மற்றும் வெளிப்புற மின்தேக்கியின் பிரிப்பு, ட்ரைபோ எலக்ட்ரிக் லேயரை நேரடியாக பாதிக்காமல் வெளிப்புற மின்முனைகள் மூலம் உற்சாகமான உற்பத்தியை அனுமதிக்கும்.

உற்சாகமான கட்டணம் முக்கிய TENG நானோ ஜெனரேட்டரின் (TENG) மின்முனைக்கு வழங்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் சார்ஜ் தூண்டுதல் அமைப்பு மற்றும் முக்கிய வெளியீடு சுமை TENG ஆகியவை சுயாதீன அமைப்புகளாக வேலை செய்கின்றன.

சார்ஜ் தூண்டுதல் தொகுதியின் பகுத்தறிவு வடிவமைப்பு மூலம், அதில் திரட்டப்பட்ட கட்டணத்தை வெளியேற்றும் செயல்பாட்டின் போது TENG இலிருந்து பின்னூட்டம் மூலம் நிரப்ப முடியும். இந்த வழியில், TENG இன் சுய-உற்சாகம் அடையப்படுகிறது.

ஆராய்ச்சியின் போக்கில், விஞ்ஞானிகள் பல்வேறு வெளிப்புற காரணிகளின் தலைமுறை செயல்திறனில் விளைவை ஆய்வு செய்தனர், அதாவது: மின்கடத்தா வகை மற்றும் தடிமன், மின்முனைகளின் பொருள், அதிர்வெண், ஈரப்பதம் போன்றவை. இந்த கட்டத்தில், TENG ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் லேயரில் 5 மைக்ரான் தடிமன் கொண்ட பாலிமைடு மின்கடத்தா கப்டான் ஃபிலிம் உள்ளது, மேலும் மின்முனைகள் செம்பு மற்றும் அலுமினியத்தால் ஆனவை.

தற்போதைய சாதனை என்னவென்றால், 1 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் 50 வினாடிகள் இயங்கிய பிறகு, சார்ஜ் மிகவும் திறமையாக உற்சாகப்படுத்தப்படுகிறது, இது பரந்த பயன்பாடுகளுக்கான நிலையான நானோ ஜெனரேட்டர்களை எதிர்காலத்தில் உருவாக்குவதற்கான நம்பிக்கையை அளிக்கிறது.

வெளிப்புற சார்ஜ் தூண்டுதலுடன் கூடிய TENG கட்டமைப்பில், பிரதான ஜெனரேட்டர் மற்றும் வெளியீட்டு சுமை மின்தேக்கியின் கொள்ளளவைப் பிரிப்பது மூன்று தொடர்புகளைப் பிரிப்பதன் மூலமும், வெவ்வேறு மின்கடத்தா பண்புகளைக் கொண்ட இன்சுலேடிங் பிலிம்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் அடையப்படுகிறது.

முதலாவதாக, மின்னழுத்த மூலத்திலிருந்து கட்டணம் பிரதான TENG க்கு வழங்கப்படுகிறது, இதன் கொள்ளளவின் மீது சாதனம் அதிகபட்ச கொள்ளளவின் தொடர்பு நிலையில் இருக்கும்போது மின்னழுத்தம் உருவாகிறது. இரண்டு மின்முனைகளும் பிரிந்தவுடன், மின்தேக்கியின் குறைவு காரணமாக மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஒரு சமநிலை நிலையை அடையும் வரை அடிப்படை மின்தேக்கியிலிருந்து சேமிப்பு மின்தேக்கிக்கு மின்னழுத்தம் பாய்கிறது.

தொடர்பின் அடுத்த நிலையில், சார்ஜ் பிரதான TENG க்கு திரும்புகிறது மற்றும் ஆற்றல் உருவாக்கத்திற்கு பங்களிக்கிறது, இது முக்கிய மின்தேக்கியில் படத்தின் மின்கடத்தா மாறிலி அதிகமாக இருக்கும். வடிவமைப்பு மின்னழுத்த அளவை அடைவது ஒரு டையோடு பெருக்கியைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது.