Flexible Triboelectric Nanogenerators of Metallic MXenes

• Autor(a) principal: Vieira, Manuel Maria da Costa Reis Duarte
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/162287
• topic: MXenes; Wearable Electronics; Energy Harvesting; Nanogenerators; ZnO Nanorods; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Nanotecnologia

Num século marcado pelas alterações climáticas e pela disponibilidade limitada das fontes de energia tradicionais, a importância da colheita de energia tornou-se cada vez maior. A eletrónica vestível surgiu como uma ferramenta transformadora que faz a ponte entre o ser humano e a tecnologia, oferecendo recolha de dados personalizada, comunicação e monitorização da saúde em tempo real. No entanto, enfrentam desafios críticos relacionados com a duração da bateria, a miniaturização e a sustentabilidade. Os nanogeradores piezoeléctricos (PENGs) e triboeléctricos (TENGs) surgiram como soluções promissoras, capazes de aproveitar a energia mecânica do movimento humano e convertê-la em energia elétrica utilizável. MXenes, carbonetos e nitratos de metais de transição bidimensionais, oferecem uma solução promissora para as limitações dos materiais triboeléctricos já existentes, apresentando uma forte geração de carga e versatilidade devido às suas propriedades reguláveis. Os MXenes não contêm matérias-primas críticas como o chumbo, componente comum noutros materiais triboeléctricos, alargando o seu potencial de utilização em tecnologias amigas do ambiente. Com o objetivo de criar nanogeradores híbridos tribo e piezoeléctricos, o material piezoelétrico escolhido foram nanobastões de óxido de zinco (ZnO NRs), devido à sua capacidade de obter uma variedade de morfologias e às suas matérias-primas sustentáveis. Estes foram obtidos por síntese hidrotérmica assistida por irradiação de micro-ondas, oferecendo uma síntese reprodutível de baixo custo e facilmente controlada. Este trabalho estuda concentrações variáveis de nanobastões de ZnO e MXenes para criar nanogeradores (NGs) totalmente flexíveis, utilizando politereftalato de etileno (PET) com óxido de índio-estanho (ITO) como substrato. Com uma concentração de 7,125 wt\% de MXenes e 70 wt\% de ZnO NRs, o nanogerador atingiu uma tensão média de pico a pico de 6.39 V a uma força de compressão de 9 N e uma corrente de 0.55 µA quando atingido à mão, destacando o seu grande potencial quando se considera a aplicabilidade da eletrónica vestível.