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나노복합소재 기반 고출력 나노발전기 개발

페이지 정보

발행기관
광운대학교
저자
 
종류
R&D
나노기술분류
나노에너지
발행일
2022-09-07
조회
46

본문

● 박재영 교수(광운대) 연구팀은 레이저탄화 멕신(MXene)·ZiF-67, 나노다공성산화코발트(NPCO)·실리콘(Silicone), 멕신(MXene)·실리콘(Silicone) 나노복합소재를 개발하였고, 이들 소재를 이용하여 초고출력의 웨어러블 접촉/비접촉 마찰전기 나노발전기와 무전원 촉각/압력센서를 개발

● 연구팀은 나노다공성 산화코발트(NPCO)와 실리콘 소재를 합성하여 전기음성도와 전자 친화도가 매우 높은 나노복합소재를 새롭게 개발하였으며, 신축성 있는 전도성 원단(Conductive stretchable Fabric)에 멕신·실리콘 나노복합소재와 적층하여 이중 층 구조로 마찰전기 나노발전기를 설계 및 제작함으로써 고출력의 전기를 생산

● 단일 층 구조를 갖는 기존 나노발전기 보다 15배 가량 높은 전력밀도를 보였으며, 멕신·실리콘 나노복합소재는 전하 트래핑(Charge Trapping)과 전하수송(Charge Transport) 층으로 활용

● 전하 트래핑 층은 전자가 전극으로 확산되는 것을 방지하고 전하 트랩에 잔류 전하를 트래핑하여 전하 유지를 증가시킴으로써 나노발전기의 출력을 크게 향상

● 또한 멕신·실리콘 나노복합소재 위에 멕신/ZiF-67 복합소재를 증착시킨 후 CO₂ 레이저로 탄화시켜 나노다공성 구조가 형성되게 함으로써 높은 전하밀도와 표면전위를 갖는 고성능의 웨어러블 나노발전기를 성공적으로 개발

● 제작된 나노발전기의 출력밀도는 접촉모드에서 65W/m²와 비접촉모드에서 10.4 W/m²을 나타내었고 230% 이상의 우수한 신축성을 보인 것으로 확인


Nano Energy (2022.08.20.), Silicone-incorporated nanoporous cobalt oxide and MXene nanocomposite-coated stretchable fabric for wearable triboelectric nanogenerator and self-powered sensing applications

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