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Effective rare-earth dielectric addition and gamma ray irradiation for achieving highly efficient PDMS triboelectric nanogenerator
Radiation Physics and Chemistry ( IF 2.8 ) Pub Date : 2024-10-18 , DOI: 10.1016/j.radphyschem.2024.112330 Kittipan Saichompoo, Wilasinee Kingkam, Sudarat Issarapanacheewin, Sirinya Ukasi, Satana Pongampai, Phakkhananan Pakawanit, Pichet Limsuwan, Naratip Vittayakorn, Thitirat Charoonsuk
Radiation Physics and Chemistry ( IF 2.8 ) Pub Date : 2024-10-18 , DOI: 10.1016/j.radphyschem.2024.112330 Kittipan Saichompoo, Wilasinee Kingkam, Sudarat Issarapanacheewin, Sirinya Ukasi, Satana Pongampai, Phakkhananan Pakawanit, Pichet Limsuwan, Naratip Vittayakorn, Thitirat Charoonsuk
This research aims to develop the flexible triboelectric nanogenerator (TENG) using PDMS polymer as the main tribo-material and composite with dielectric rare earth oxide, lanthanum chromite compound; LaCrO3 , to enhance generated charge density, before add-on its higher electrical output with gamma ray irradiation. Upon study the effect of different amounts of the loaded LaCrO3 and various doses of gamma ray, the optimum condition can be obtained. The PDMS/LaCrO3 at 5 wt% can reach open-circuit voltage (VOC ) and shot-circuit current (ISC ) at 89 V and 448 μA. The impressive results of output further appear by additional irradiated gamma radiation. At 150 kGy dose of Irradiated gamma ray, VOC and ISC can jump to 161 V and 963 μA. These output signals, especially ISC , can be ∼34 times higher than that of the pristine PDMS. Scientific discussion regarding characterization, operating mechanism, dielectric properties and electrical output is provided. The practical application of being a small power source is also developed. Therefore, this research can show another useful application of gamma ray in the field of materials design for energy harvesting devices. The knowledge provided in this research can also serve as potential guidance in the field of specific TENG utilization.
中文翻译:
有效的稀土介电添加和伽马射线辐照,实现高效的 PDMS 摩擦纳米发电机
本研究旨在开发以 PDMS 聚合物为主要摩擦材料并与介电稀土氧化物、铬铁矿镧化合物复合的柔性摩擦纳米发电机 (TENG);LaCrO3,以提高产生的电荷密度,然后通过伽马射线照射增加其更高的电输出。通过研究不同量负载的 LaCrO3 和不同剂量的伽马射线的影响,可以获得最佳条件。5 wt% 的 PDMS/LaCrO3 可以在 89 V 和 448 μA 时达到开路电压 (VOC) 和散粒电流 (ISC)。额外的辐照伽马辐射进一步显示了令人印象深刻的输出结果。在 150 kGy 剂量的辐照伽马射线下,VOC 和 ISC 可以跃升至 161 V 和 963 μA。这些输出信号,尤其是 ISC,可以比原始 PDMS 高 ∼34 倍。提供了有关特性、操作机制、介电性能和电输出的科学讨论。作为小型电源的实际应用也得到了发展。因此,这项研究可以展示伽马射线在能量收集器件材料设计领域的另一个有用的应用。本研究中提供的知识也可以作为特定 TENG 利用领域的潜在指导。
更新日期:2024-10-18
中文翻译:
有效的稀土介电添加和伽马射线辐照,实现高效的 PDMS 摩擦纳米发电机
本研究旨在开发以 PDMS 聚合物为主要摩擦材料并与介电稀土氧化物、铬铁矿镧化合物复合的柔性摩擦纳米发电机 (TENG);LaCrO3,以提高产生的电荷密度,然后通过伽马射线照射增加其更高的电输出。通过研究不同量负载的 LaCrO3 和不同剂量的伽马射线的影响,可以获得最佳条件。5 wt% 的 PDMS/LaCrO3 可以在 89 V 和 448 μA 时达到开路电压 (VOC) 和散粒电流 (ISC)。额外的辐照伽马辐射进一步显示了令人印象深刻的输出结果。在 150 kGy 剂量的辐照伽马射线下,VOC 和 ISC 可以跃升至 161 V 和 963 μA。这些输出信号,尤其是 ISC,可以比原始 PDMS 高 ∼34 倍。提供了有关特性、操作机制、介电性能和电输出的科学讨论。作为小型电源的实际应用也得到了发展。因此,这项研究可以展示伽马射线在能量收集器件材料设计领域的另一个有用的应用。本研究中提供的知识也可以作为特定 TENG 利用领域的潜在指导。