Triboelectric প্রভাব এবং TENG ন্যানোজেনারেটর

ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাব হল কিছু পদার্থে বৈদ্যুতিক চার্জের উপস্থিতির ঘটনা যখন তারা একে অপরের বিরুদ্ধে ঘষে। এই প্রভাব সহজাতভাবে একটি প্রকাশ যোগাযোগ বিদ্যুতায়ন, যা প্রাচীন কাল থেকে মানবজাতির কাছে পরিচিত।

এমনকি থ্যালেস অফ মিলেটস্কিও পশমের সাথে ঘষা অ্যাম্বার স্টিক নিয়ে পরীক্ষায় এই ঘটনাটি পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। যাইহোক, "বিদ্যুৎ" শব্দটি সেখান থেকে এসেছে, কারণ গ্রীক থেকে অনুবাদ করা হয়েছে, "ইলেক্ট্রন" শব্দের অর্থ অ্যাম্বার।

ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাব প্রদর্শন করতে পারে এমন উপাদানগুলি তথাকথিত ট্রাইবোইলেকট্রিক ক্রমে সাজানো যেতে পারে: কাচ, প্লেক্সিগ্লাস, নাইলন, উল, সিল্ক, সেলুলোজ, তুলা, অ্যাম্বার, পলিউরেথেন, পলিস্টেরিন, টেফলন, রাবার, পলিথিন, ইত্যাদি

লাইনের শুরুতে শর্তসাপেক্ষে "ইতিবাচক" উপকরণ রয়েছে, শেষে - শর্তসাপেক্ষে "নেতিবাচক"। আপনি যদি এই আদেশের দুটি উপাদান গ্রহণ করেন এবং একে অপরের বিরুদ্ধে ঘষেন, ​​তাহলে "ধনাত্মক" দিকের কাছাকাছি উপাদানটি ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে এবং অন্যটি নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে। প্রথমবারের মতো, 1757 সালে সুইডিশ পদার্থবিদ জোহান কার্ল উইলক দ্বারা একটি ট্রাইবোইলেক্ট্রিক সিরিজ সংকলিত হয়েছিল।

ভৌতিক দৃষ্টিকোণ থেকে, দুটি পদার্থের মধ্যে একটিকে একে অপরের বিরুদ্ধে ঘষে ধনাত্মক চার্জ করা হবে, যা তার বৃহত্তর অস্তরক ধ্রুবক দ্বারা অন্যটির থেকে পৃথক। এই অভিজ্ঞতামূলক মডেলটিকে কোহেনের শাসন বলা হয় এবং এটি প্রধানত এর সাথে যুক্ত ডাইলেট্রিক্সের কাছে.

রাসায়নিকভাবে অভিন্ন ডাইলেক্ট্রিকের একটি জোড়া যখন একে অপরের বিরুদ্ধে ঘষে, ঘনত্ব একটি ধনাত্মক চার্জ অর্জন করবে। তরল অস্তরকগুলিতে, উচ্চতর অস্তরক ধ্রুবক বা উচ্চতর পৃষ্ঠের টান সহ একটি পদার্থ ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে। অন্যদিকে, ধাতুগুলি যখন একটি অস্তরক পৃষ্ঠের বিরুদ্ধে ঘষা হয়, তখন ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উভয়ভাবেই বিদ্যুতায়িত হতে পারে।

একে অপরের বিরুদ্ধে ঘষে থাকা দেহগুলির বিদ্যুতায়নের মাত্রা আরও উল্লেখযোগ্য, তাদের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল তত বেশি। শরীরের পৃষ্ঠের উপর ধূলিকণার ঘর্ষণ যা থেকে এটি পৃথক হয়েছে (কাঁচ, মার্বেল, তুষার ধুলো, ইত্যাদি) নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়। যখন একটি চালুনি দিয়ে ধুলো ছেঁকে নেওয়া হয়, তখন ধূলিকণাগুলিও চার্জ হয়।

কঠিন পদার্থে ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাব নিম্নরূপ ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। চার্জ বাহক এক শরীর থেকে অন্য শরীরে চলে যায়। সেমিকন্ডাক্টর এবং ধাতুগুলিতে, ট্রাইবোইলেকট্রিক প্রভাব একটি কম কাজের ফাংশন সহ একটি উপাদান থেকে উচ্চতর কাজের ফাংশন সহ একটি উপাদানে ইলেকট্রন চলাচলের কারণে।

যখন একটি অস্তরক একটি ধাতুর বিরুদ্ধে ঘষে, তখন ধাতু থেকে ইলেকট্রনগুলি অস্তরক-এ রূপান্তরের কারণে ট্রাইবোইলেকট্রিক বিদ্যুতায়ন ঘটে। যখন একজোড়া অস্তরক একত্রে ঘষে, তখন ঘটনাটি সংশ্লিষ্ট আয়ন এবং ইলেকট্রনের পারস্পরিক অনুপ্রবেশের কারণে ঘটে।

ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাবের তীব্রতায় একটি উল্লেখযোগ্য অবদান একে অপরের বিরুদ্ধে ঘর্ষণ প্রক্রিয়ায় দেহের গরম করার বিভিন্ন ডিগ্রি হতে পারে, যেহেতু এই সত্যটি আরও উত্তপ্ত পদার্থের স্থানীয় অসঙ্গতি থেকে বাহকদের স্থানচ্যুতি ঘটায় - "সত্য" triboelectricity. উপরন্তু, piezoelectrics বা pyroelectrics এর পৃথক পৃষ্ঠ উপাদান যান্ত্রিক অপসারণ একটি triboelectric প্রভাব হতে পারে.

তরল পদার্থের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাবের প্রকাশ দুটি তরল মিডিয়ার মধ্যে ইন্টারফেসে বা তরল এবং কঠিনের মধ্যে ইন্টারফেসে বৈদ্যুতিক ডাবল স্তরগুলির উপস্থিতির সাথে সম্পর্কিত। যখন তরল ধাতুগুলির সাথে ঘষে (প্রবাহ বা প্রভাব স্প্ল্যাশের সময়), ধাতু এবং তরল মধ্যে ইন্টারফেসে চার্জ পৃথকীকরণের কারণে triboelectricity ঘটে।

দুটি তরল অস্তরক ঘষা দ্বারা বিদ্যুতায়ন তরলগুলির মধ্যে ইন্টারফেসে বৈদ্যুতিক ডাবল স্তরগুলির উপস্থিতির কারণে ঘটে যার অস্তরক ধ্রুবকগুলি ভিন্ন। উপরে উল্লিখিত হিসাবে (কোহেনের নিয়ম অনুসারে), একটি নিম্ন অস্তরক ধ্রুবক সহ একটি তরল ঋণাত্মক চার্জযুক্ত এবং উচ্চতর একটি তরল ধনাত্মক চার্জযুক্ত।

কঠিন অস্তরক বা তরল পৃষ্ঠের উপর প্রভাবের কারণে তরল স্প্ল্যাশ করার সময় ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাব তরল এবং গ্যাসের সীমানায় বৈদ্যুতিক দ্বিগুণ স্তরের ধ্বংসের কারণে ঘটে (জলপ্রপাতের বিদ্যুতায়ন এই পদ্ধতির দ্বারা সুনির্দিষ্টভাবে ঘটে) .

যদিও ট্রাইবোইলেকট্রিসিটি কিছু পরিস্থিতিতে অবাঞ্ছিতভাবে ডাইলেকট্রিক্সে বৈদ্যুতিক চার্জ যেমন সিন্থেটিক ফ্যাব্রিকের উপর নিয়ে যায়, তবুও ট্রাইবোইলেকট্রিক প্রভাব আজকে কঠিন পদার্থে ইলেকট্রন ফাঁদের শক্তি বর্ণালী অধ্যয়নের পাশাপাশি খনিজবিদ্যায় আলোকিত কেন্দ্রগুলি অধ্যয়নের জন্য ব্যবহৃত হয়। , খনিজ, শিলা গঠনের শর্ত এবং তাদের বয়স নির্ধারণ।

TENG ট্রাইবোইলেকট্রিক ন্যানোজেনারেটর

প্রথম নজরে, এই প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত বৈদ্যুতিক চার্জের কম এবং অস্থির ঘনত্বের কারণে ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাব শক্তিগতভাবে দুর্বল এবং অদক্ষ বলে মনে হচ্ছে। যাইহোক, জর্জিয়া টেকের একদল বিজ্ঞানী প্রভাবের শক্তি বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছেন।

পদ্ধতিটি হল ন্যানোজেনারেটর সিস্টেমকে সর্বোচ্চ এবং সবচেয়ে স্থিতিশীল আউটপুট পাওয়ারের দিকে উত্তেজিত করা, যেমনটি সাধারণত চৌম্বকীয় উত্তেজনার সাথে ঐতিহ্যগত ইন্ডাকশন জেনারেটরের ক্ষেত্রে করা হয়।

ভাল-পরিকল্পিত ফলে ভোল্টেজ গুণন স্কিমগুলির সাথে একত্রে, বাহ্যিক স্ব-চার্জ উত্তেজনা সহ একটি সিস্টেম প্রতি বর্গ মিটারে 1.25 mC এর বেশি চার্জের ঘনত্ব প্রদর্শন করতে সক্ষম। মনে রাখবেন যে ফলস্বরূপ বৈদ্যুতিক শক্তি প্রদত্ত পরিমাণের বর্গক্ষেত্রের সমানুপাতিক।

বিজ্ঞানীদের বিকাশ অদূর ভবিষ্যতে ব্যবহারিক এবং উচ্চ-কার্যকারিতা ট্রাইবোইলেকট্রিক ন্যানোজেনারেটর (TENG, TENG) তৈরির জন্য একটি বাস্তব সম্ভাবনা খুলে দেয় যা প্রধানত মানবদেহের দৈনন্দিন যান্ত্রিক গতিবিধি থেকে প্রাপ্ত শক্তির সাথে বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক্স চার্জ করার জন্য।

ন্যানোজেনারেটরগুলি কম ওজন, কম খরচের প্রতিশ্রুতি দেয় এবং আপনাকে তাদের তৈরির জন্য সেই উপাদানগুলি বেছে নেওয়ার অনুমতি দেবে যা 1-4 Hz অর্ডারের কম ফ্রিকোয়েন্সিতে সবচেয়ে কার্যকরভাবে তৈরি করবে।

বাহ্যিক চার্জ পাম্পিং সহ একটি সার্কিট (বাহ্যিক উত্তেজনা সহ একটি ইন্ডাকশন জেনারেটরের অনুরূপ) এই মুহুর্তে আরও আশাব্যঞ্জক হিসাবে বিবেচিত হয়, যখন উত্পন্ন শক্তির অংশ উত্পাদন প্রক্রিয়াটিকে সমর্থন করতে এবং কাজের চার্জের ঘনত্ব বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়।

ডেভেলপারদের ধারণা অনুযায়ী, জেনারেটর ক্যাপাসিটর এবং বাহ্যিক ক্যাপাসিটরের পৃথকীকরণ ট্রাইবোইলেকট্রিক স্তরকে সরাসরি প্রভাবিত না করেই বাহ্যিক ইলেক্ট্রোডের মাধ্যমে উত্তেজনাপূর্ণ প্রজন্মের অনুমতি দেবে।

উত্তেজিত চার্জ প্রধান TENG ন্যানোজেনারেটরের (TENG) ইলেক্ট্রোডে সরবরাহ করা হয়, যখন চার্জ উত্তেজনা সিস্টেম এবং প্রধান আউটপুট লোড TENG স্বাধীন সিস্টেম হিসাবে কাজ করে।

চার্জ উত্তেজনা মডিউলের একটি যুক্তিসঙ্গত নকশার সাথে, এটিতে জমা হওয়া চার্জটি নিষ্কাশন প্রক্রিয়া চলাকালীন TENG থেকে প্রতিক্রিয়া দ্বারা পুনরায় পূরণ করা যেতে পারে। এইভাবে, TENG এর স্ব-উত্তেজনা অর্জন করা হয়।

গবেষণা চলাকালীন, বিজ্ঞানীরা বিভিন্ন বাহ্যিক কারণের প্রজন্মের দক্ষতার উপর প্রভাব অধ্যয়ন করেছেন, যেমন: ডাইলেকট্রিকের ধরন এবং বেধ, ইলেক্ট্রোডের উপাদান, ফ্রিকোয়েন্সি, আর্দ্রতা ইত্যাদি। এই পর্যায়ে, TENG ট্রাইবোইলেক্ট্রিক স্তরে একটি পলিমাইড ডাইলেকট্রিক ক্যাপ্টন ফিল্ম রয়েছে যার পুরুত্ব 5 মাইক্রন, এবং ইলেক্ট্রোডগুলি তামা এবং অ্যালুমিনিয়াম দিয়ে তৈরি।

বর্তমান কৃতিত্ব হল যে 50 সেকেন্ড মাত্র 1 Hz এর ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করার পরে, চার্জটি বেশ দক্ষতার সাথে উত্তেজিত হয়, যা বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য স্থিতিশীল ন্যানোজেনারেটর অদূর ভবিষ্যতে সৃষ্টির আশা দেয়।

বাহ্যিক চার্জ উত্তেজনা সহ TENG কাঠামোতে, প্রধান জেনারেটর এবং আউটপুট লোড ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্সের পৃথকীকরণ তিনটি পরিচিতি আলাদা করে এবং ক্যাপাসিট্যান্সে তুলনামূলকভাবে বড় পরিবর্তন অর্জনের জন্য বিভিন্ন অস্তরক বৈশিষ্ট্য সহ অন্তরক ফিল্ম ব্যবহার করে অর্জন করা হয়।

প্রথমত, ভোল্টেজ উৎস থেকে চার্জ প্রধান TENG-তে সরবরাহ করা হয়, যার ক্যাপাসিট্যান্সের উপর ভোল্টেজ তৈরি হয় যখন ডিভাইসটি সর্বাধিক ক্যাপ্যাসিট্যান্সের যোগাযোগের অবস্থায় থাকে। দুটি ইলেক্ট্রোড আলাদা হওয়ার সাথে সাথে ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাসের কারণে ভোল্টেজ বৃদ্ধি পায় এবং ভারসাম্যহীন অবস্থায় না পৌঁছানো পর্যন্ত বেস ক্যাপাসিটর থেকে স্টোরেজ ক্যাপাসিটরে চার্জ প্রবাহিত হয়।

যোগাযোগের পরবর্তী অবস্থায়, চার্জ মূল TENG-তে ফিরে আসে এবং শক্তি উৎপাদনে অবদান রাখে, যা মূল ক্যাপাসিটরের ফিল্মের অস্তরক ধ্রুবক যত বেশি হবে। একটি ডায়োড গুণক ব্যবহার করে ডিজাইন ভোল্টেজ স্তর অর্জন করা হয়।