Fabrication and Evaluation Energy Harvesting based on Smart Triboelectric Material

Energy Harvesting, Triboelectric, Microstructure, Smart Material. One of the ways to convert mechanical energy into electricity is the use of triboelectric generators. In this paper, it has tried to discuss the principles of these generators and improve their performance, as well as present new structures for their use. The most important researches on improving performance include improving materials, improving surface geometry, improving structures, and more. A solution is proposed to improve the surface geometry, which involves changing the angle of the double-corrected surface by sandpaper with different grit sizes. The output voltage was investigated for different angles of adjustment of the two modified tribo surface relative to each other, including a PVC surface and another surface of aluminum. It was found out that the produced voltage for the two-surface placement ratio with non-zero polishing angle in different grit sizes of sandpaper was significantly improved in comparison with zero-degree mentioned in previous studies. Received: October 04, 2021 Revised: October 16, 2021 Accepted: October 17, 2021 ذمحم یزُگ ، هسح یمًصعم ، حير ٍلا ٌداسزقاب | 73 لاس /ذىمضًَ ي ٍتفزطیپ داًم کیواکم 1400 ٌريد / 1 / ٌرامض 1 1 ٍمذقم بفیا ٖذٕت ٚ ٖبؼ٘ا تیؼهٚ ٖداد ُىؿ سد یتبیح ؾم٘ یطش٘ا یٔ ذٙو ٖذد٘بٔ ٜذد٘ص ٝدث ٖبدؿصبی٘ ذدٙ٘بٔ یطشد٘ا ٝث ْدشٔ صبی٘ . صا یخشث ،خیسبت ًَٛ سد .تػا ٟٓٔ ٗیشت تیِبؼف یبٞ ٜٚلادؼث ٖذٕت ذؿس ٚ ٜدٛث ٖآ فشلٔ ٚ یطش٘ا ذیِٛت ٝث یٍتؼث یشـث یٌذ٘ص یاشث .تػا ٜدٛث ٖبؼ٘ا ٜدبفتػا یاشث یطش٘ا ُیذجت ٝث ٝتؼثاٚ ،یشـث غٔاٛر َٛحت ٜد بٞ ْدشٔ ،َبػ ساضٞ دك ًبفش یطشد٘ا ٝدث یدىتٔ ییبیٕیؿ ٝث تػد ٜذٔآ یىی٘بىٔ یطش٘ا ٝو ییازغ صا سبو ٖدشو ذیِٛت اس تلاوػ یٔ دشو .ذ٘دٛث ، ٝث َبحشٞ ،ٖبدؼ٘ا ؽٛدٞ فدٌِ ٝث ، .ذ٘ذیٕٟف اس ٖذؿ ٖذٕتٔ یاشث یطش٘ا ٜدبفتػا ٚ یساذٍٟ٘ ،ذیِٛت یٍٍ٘ٛچ ٝتؿزٌ صا شتـیث ْدشٔ ٗیاصا ٚس یطش٘ا فّتخٔ عاٛ٘ا شـث سد اس مٔ عبی یبٞ ٝؼػٛت بث تفٌ ٖاٛت ٝث ذیبؿ .دشث سبىث فّتخٔ ٜبٍتػد یبٞ یدىیشتىِا یطشد٘ا ،یىیشتىِا ٖبدؼ٘ا صبدی٘ ٗیشتدـیث سد یصٚشٔا عبیمٔ یبٞ [ تػا فّتخٔ 1 .] یدىی٘ٚشتىِا ُیبدػٚ داذدؼت سد فشٍؿ ؾیاضفا بث ،شٍید یبٙؼٔ ٝث ُ دثبل ُ دٕح ٝؼدػٛت ، یطِٛٛٙىت یبٞ دبیص تیٕٞا یطش٘ا ٜشیخر بث يجتشٔ شخوا اشیص دساد ی ٖآ بٞ ٝث ّٝیػٚ یشتبث بٞ سبو یدٔ ذدٙٙو یفشدلٔ ٖاٛدت ٝدچشٌ . ْاذوشٞ ًبتجؼ٘ .تػا دبیص سبیؼث ُیبػٚ ُو داذؼت بٔا ،تػا هچٛو غِبث شث بدث .ذد٘ساد ٜاشٕٞ ٗفّت ٖبٟر شػبتشػ سد شف٘ دسبیّیٔ ٝػ ٟر شػبتشػ سد یتؼیبث سٛؼٙػ بٞدسبیّیٔ ،ٖبٟر شػبتشػ سد سٛؼٙػ ٝىجؿ یاشرا ٝدو ذ٘ٛؿ ؾخپ ٖب ٖ اٛدت یدٞد ٝىجدؿ ٗیدٙچ ٖٛیّیشت ُٔبؿ یٕیظػ سٛؼٙػ بٞ ٝث ّٝیػٚ یشتبث بٞ نیٛؼت ،ٖبىٔ ٖدشو اذیپ شظ٘ صا یشتبث بٞ تػبٙٔ دشىّٕػ یػسصبث ٚ یشتبدث بدٞ ٝث سًٛ سبو ٖآ سد سٛؼٙػ ٝو یٌیحٔ صا یطش٘ا تؿادشث .ذؿبث ٗىٕٔ ذیبث ةٚبٙتٔ یٔ ذٙو ، ٜاس ُح ٖبىٔا یشیزپ ٗدیا .تػا ٝدٙیٔص ٝو تػا یطش٘ا ٛ٘ب٘ جحث ٗیٔأت ٛ٘ب٘ /ٚشىیٔ یاشث یطش٘ا ٓتؼیػ بٞ 1 ٝث سًٛ .تػا ٝیزغت دٛخ دشىّٕػ ٚ یساذٍٟ٘ ٖٚذث ،ساذیبپ اشیص تػا ٟٓٔ ٓٞ یطش٘ا غجٙٔ یساذیبپ ٕوت ی ٗ ٜذٙٙو یتذٔ ًَٛ سد ّٝیػٚ دشىّٕػ ٘نٛدً ی تدػا . ٝ دث ٖ اٛدٙػ َّٛدػ َبدخٔ ٝو ذیشیٍث شظ٘ سد اس یذیؿسٛخ ٝث سًٛ ٝتؼثاٚ یذیذؿ ٝث صٚس ،ٖدٛث تؿ بی ةآ اٛٞٚ ٝدو تدػا یدّیِد ٗدیا .تدػا ُلف یتح بی طِٛٛٙىت ی بٞ یی طسبؿدٛخ یبٞسٛؼٙػ یاشث ٝتیؼیشتىِا ٝث یىی٘بىٔ یطش٘ا ُیذجت یاشث 2 ٝؼػٛت اس ٔ ی ذٙٞد [ 2 ] . یطسبؿ دٛخ ٜذیا َبػ سد 2006 هیشتىِاٚضیپ یبٞسٛتاش٘طٛ٘ب٘ كیمحت بث ( PENGs ) 3 ٝو ذؿ یفشؼٔ هدیشتىِاٚضیپ شحا صا دػٛ٘ب٘ ی ٓ بدٞ 4 ُیذدجت یاشدث ٜدبفتػا ٝتیؼیشتىِا ٝث هچٛو یىی٘بىٔ یطش٘ا ٔ ی ذٙو تبؼِبٌٔ ٗیا . ْبِٟا ؾخث یطش٘اٛ٘ب٘ ٝتؿس 5 هدیشتىِاٛجیشت سٛتاش٘طٛ٘ب٘ .تػا ( TENG ) 6 َبػ سد 2012 هیتبتػاٚشتىِا یبٞسبث صا ٜدبفتػا .ذؿ یفشؼٔ 7 ِٛت ی ٜذؿذ دٔص فّتخٔ ٜدبٔ ٚد حٌٛػ یٚس سد ٝدو ی٘ب ساشل یىیضیف عبٕت ٔ ی ٌ ی ذ٘ش جػبث ، ٔ ی دٛؿ هیشتىِاٛجیشت یبٞسبث ٜذؿبمِا ،ذِٛٔ تبحفك ٖذؿ اذر ْبٍٙٞ ٝو ذٙو ُیؼ٘بتپ تفا ٔ ی ذ٘اٛت هیشحت ترٛٔ ٖٚشتىِا بٞ دٚشدتىِا ٚد ٗیث ؽسبؿ ٝث ٝ تخبدػ ٜذدؿ سد بدٞسٛتاش٘طٛ٘ب٘ ٝدٙیٔص سد كدیمحت .دٛدؿ ٜدبدٔ ٚد ْبِٟا ؾخث ٖآ تیٕٞا اشیص ٜدٛث ی٘بٟر یّیبٕت ٝ٘ بٟٙت یبدٞدشثسبو بدث طسبدؿدٛخ یبٞسٛدؼٙػ شًبخ ٝث ٝىّث ،تسذل غجٙٔ شًبخ ٝث ءبیؿا ت٘شتٙیا ٝٙیٔص سد ٜدشتؼٌ 8 ؾیبپ ، حٔ ی ي ص ی تؼ ،یدیٚساد ٓدّػ ،یتٔلادػ تجلاشٔ ، ییبدٙثشیص ؾیبدپ 9 تدیٙٔا ٚ [ تدػا 3 .] یطش٘ا تؿادشث ٜاس ُح َبلحتػا یاشث یجػبٙٔ طش٘ا ی بٞ ی سد اس صبی٘ دسٛٔ ٝتیؼیشتىِا ٖاٛتث ٖآ هٕو بث بت تػا يیحٔ سد دٛرٛٔ .دشو ذیِٛت ٓٞ هچٛو عبیمٔ سد ٝو دساد دٛرٚ ْدشٔ ٝ٘اصٚس یٌذ٘ص ٚ يیحٔ یبر ٕٝٞ سد یىی٘بىٔ توشح َبػ بٞ ی تدؿادشث یاشدث ةازدر یفذدٞ ،شیخا یطش٘ا ٝث ٖاٛٙػ ل غجٙٔ ٚ یتٙػ تخٛػ غثبٙٔ یاشث ٜذٙٙوساٚذیٔا ُٕىٔ ساد یشتبدث هدی٘ٚشتىِا ُیبدػٚ یاشث ٜٛمِبث ٗیضٍیبر تسذ بت .تػا ٜذؿ ٗیٕٞ ،شخاٚا ْضی٘بىٔ یبٞ تدؿادشث یطشد٘ا یىی٘بدىٔ دٚذدحٔ ٝ دث َ ذدجٔ یدٙتجٔ شدث شدحا غیًبدٙغٔٚشتىِا 10 ، شدحا هیتبتػاٚشتىِا ٚ شحا [ دٛث هیشتىِاٚضیپ 4 .] هیشتىِاٛجیشت سٛتاش٘ط ٝمثبػ ٝث ػٚ ی ّٝ یىی٘بىٔ یا ٔشث ی ددشٌ بی ٗوبػ ٝتیؼیشتىِا ٝو اس ٝتیؼیشتىِا ٝث ػٚ ی ّٝ ٖذؿسادسبث ذدیِٛت نبدث طبدتِٚ سد یػبٕت دٔ ی دشدو . ةٛدجحٔ شدت ی ٗ ٖآ بدٞ تدػبـٕیٚ ٗیدؿبٔ 11 سٛدتاش٘ط ٚ فاشٌذ٘ٚ 12 سد تیتشت ٝث ٝو تػا َبػ بٞ ی 1880 ٚ 1929 ٗوبػ یبٞسبث صا ٗیؿبٔ ٚد شٞ .ذ٘ذؿ یفشؼٔ خر ی ٜش ٜذؿ ٝو ٝث ػٚ ی ّٝ 1 Micro/nanosystems 2 Self-powered 3 Piezoelectric nanogenerator 4 Nanowire 5 Nanoenergy 6 Triboelectric nanogenerator 7 Electrostatic 8 Internet of things 9 Infrastructure monitoring 10 Electromagnetic 11 Wimshurst machine 12 Van de Graaff generator 74 | تخاس ي یبایسرا ٍواماس تضادزب یصزوا زب ٍیاپ داًم ذىمضًَ کیزتکلاًبیزت لاس /ذىمضًَ ي ٍتفزطیپ داًم کیواکم 1400 ٌريد / 1 ٌرامض / 1 یػبٕت ٖذؿسادسبث ذیِٛت ٔ ی ذؿ ٜدبفتػا ، ٔ ی ذ٘دشو یضدّف عشث ٝث سٚذٔ ٕٝؼت صا یػبٕت یبٞسبث . ٝ دث دػٚ ی ّٝ سبدث ٝدیّخت ٝ دِبٞ ا ی ُمتٙٔ ٔ ی ذؿ ( ًلاخٔ یىیشتىِا ٖاذیٔ ٜذؿبمِا ؛)اٛٞ ٝلشر ٘بٔص ی ٝو سبث یِبٍچ خر ی ٜش ٜذؿ ی٘اشحث ساذمٔ ٝث ٔ ی دػس ی ذ سبدث ٝدیّخت ، یٚس فِبخٔ دٚشتىِا ٚد ٗیث یىیشتىِا ٔ ی داد شظ٘ ٝث . ٔ ی ذػس بدت ٚ تػا یینبث طبتِٚ غجٙٔ هیشتىِاٛجیشت سٛتاش٘ط ٗیا ٘بدٔص ی ٝ دو دٛرٚ ی٘بیشر ،ذتفی٘ قبفتا یىیشتىِا سبث ٝیّخت [ دساذ٘ 2 .] 2 1 اَرًتازوصًواو مُف یازب لًسکام ییاجباج نًواق بث یىیشتىِا یطش٘ا ذیِٛت ْٟٛفٔ تػسد نسد یاشث شت ی شتىِاٛج ی ه یدػبػا تندبؼٔ ذیبث .دشدو یدػسشث اس َٛدؼوبٔ تندبدؼٔ َٛؼوبٔ یػبػا 13 ُىؿ اس غیًبٙغٔٚشتىِا ٝو ٔ ی ذٞد ٖبیث ٌٝ٘ٛ ٗیذث ٔ ی [ دٛؿ 3 ] : ( 1 ) ( 2 )