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2018/02/28 汉阳新闻 > 学术 > 이달의연구자

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【本月研究者】洪鎭杓教授(物理系)

基于人体运动的一维纤维能量收集技术的发展

글로벌뉴스팀

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http://www.hanyang.ac.kr/surl/5QfV

内容

        在手指上戴一个“智能指环”的话可以知道睡眠时间和身体变化,这种身体可穿戴产品被称为穿戴式设备。市场研究员IDC预测,与今年相比,穿戴式设备的出货量将在2021年增长两倍。随着对设备的需求增加,能源使用量也会随之增加,同时对能够产生能量并有效存储的技术的需求也在增加。并且对于设计自由的可穿戴式材料的关心也是大幅增长。洪鎭杓教授(物理系)开发了一种通过人体运动产生能量的“基于一维纤维材料的能量生产元件”。

25日与洪鎭杓教授(物理系)在研究室的会面


开发基于一维导电纤维纱线的能量收集技术

        这项研究的核心是使用“一维导电纤维纱线”。在现有的可穿戴元件研究中主要使用二维纤维元件,但是存在许多设计约束和能量效率不均问题。为了克服这个问题,洪教授成为世界上第一位基于一维导电纤维纱线研究各种纳米结构的生长和机能的人。同时开发了一种新的能源生成设备,人为地控制“高分子聚合物”材料以引入摩擦概念。当一维导电纤维纱线与服装包装技术结合制作成智能衣服时,通过身体的运动引起的表面摩擦现象可以产生大约200V的电压。洪教授扩大了两种材料之间的表面积,并通过扩大产生的电荷来提高能量转换效率。

        当然,通过溶液工艺将纳米结构插入小而薄的一维纤维纱线并不容易,因为如果发生摩擦,纱线可能会断裂,并且能量大小也会根据纱线的数量而变化。洪教授通过这次研究已经掌握了克服这个问题的技术,巩固了根据纱线数量人为地控制能量大小的技术。经过层层累积是否能均匀地产生电源,测定弯曲等多种多种尝试后得出了结果。

(左边开始)测量一维纤维材料弯曲的结果和一维纤维材料可靠性的结果(材料出处:洪鎭杓教授)


目前正在进行可穿戴元件的研究

        这项研究引入了一种新的概念,它在“一维纤维材料”而不是二维纤维上添加了人造功能,以克服现有“二维纤维元件”的限制和问题。最终目标是通过结合二维和三维服装技术来实现能源生产的高效率。这种新概念能源生产元件可以被称为“下一代能源生产设备”,它可以替代目前使用的有线电源或充电方法,突破时空的限制随时随地通过人体运动发电。

通过表格整理的这次研究的概要(出处:洪鎭杓教授)


        洪教授说:“ 目前正在研究通过‘一维导电纤维纱线’,将发生的元件和能量一起储存在一维纤维线上的方法。” 储存的方法有我们常说的补充电池和“超级电容器”。超级电容器可以提高电容器的性能,尤其是电气容量,洪教授一直专注于研究它们。补充电池的容量虽然大,但反应速度慢,而超级电容器虽然容量小,但是反应速度快。 由于研究的重点是通过人体的运动储存能量,所以我专注于快速储存人的运动能量。

向着最终目标
 

        洪教授的目标是一维导电纤维纱线生成和储存能量,然后以该能量独立操作物联网(IOT)传感器。 洪教授计划是基于一维纤维纱线制造符合物联网的各种环境传感器和生物传感器,这些传感器附着在物联网上实时接收和放出各种数据。洪教授是一种将传感器连接到物体并将实时数据传输到互联网的技术和环境。 最终计划将其作为基于一维纤维材料的能量生成 - 存储 - 物联网集成技术而活用。

        洪教授还表示,目前的研究成果将带来纺织业,医药业,电子产业等各个领域的重大变革。 “消防员安全服上配备一个传感器的话,可以用于测量火灾现场的温度和有毒气体,并通过消防员的运动发电,帮助维护传感器设备。我预测新能源对这个行业会有很大影响”洪教授说道。



译/王燕          global@hanyang.ac.kr

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