Çok katlı ve yay destekli triboelektrik nanogenerator tasarımı

Teknolojinin çok hızlı geliştiği günümüzde elektronik cihazlar her alana yayılmıştır. Bu cihazların kullanımı her an her yerde enerjiye gereksinimi beraberinde getirmiştir. Bu nedenle her an enerji üretebilen yeni teknolojiler aranmaktır. Bu arayışlar sonucunda bulunan Triboelektrik Nanogeneratör (TENG) enerji dönüşüm teknolojisi keşfedilmiştir. Dünyanın hemen her yerinde farklı türlerde ve küçük boyutlarda olan mekanik enerji türleri boşa harcanmaktadır. TENG boşa harcanan ortamdaki çeşitli ve küçük boyutlardaki mekanik enerjiyi toplayıp elektrik enerjisine dönüştüren bir teknolojidir. TENG iki farklı malzemenin temas etmesi sonucu elektrik enerjisi üretmeyi hedeflemektedir. Her malzeme farklı elektron ilgisine sahip olduğundan iki farklı malzeme kullanıldığı sürece elektrik enerjisi elde etmek mümkündür. Hafifliği, maliyet bakımından uygun olması, basit mekanizması, küçük boyutlarda olması, yüksek güç çıkışı gibi birçok avantaja sahiptir. Sahip olduğu bu özellikleri sayesinde TENG'ler taşınabilir elektronik cihazları beslemek için oldukça önemli enerji dönüşüm cihazlarıdır. Bu çalışmada, TENG'lerin çıkış performansını geliştirmek için silikon içerisine Al veya Ti iletken parçacıkları eklenmiş ve maksimum güç çıkışı için optimum kalınlık ve optimum katkı oranı belirlenmiştir. TENG üretiminde tribo-pozitif malzeme olarak cam fiber, tribo-negatif malzeme olarak silikon kullanılmıştır. İlk olarak, silikon içerisine ağırlıkça %2,5 oranında Al veya Ti iletken parçacıkları eklenerek elde edilen güç değerlerine göre katkılı silikonlar için kalınlık optimizasyonu yapılmıştır. Al veya Ti katkılı silikondan üretilen TENG'ler için en yüksek güç yoğunluğu 0,85 mm kalınlığında elde edilmiştir. Kalınlık optimizasyonu yapıldıktan sonra, ağırlıkça farklı oranlarda Al veya Ti iletken parçacıkları eklenerek, katkı oranının TENG'in çıktı performansına etkisi gözlemlenmiştir. Al katkılı TENG'ler için en iyi elektriksel sonuçlar ağırlıkça %2,5 oranında alınır iken, Ti katkılı TENG'ler için en iyi elektriksel sonuçlar ağırlıkça %5 oranında alınmıştır. Son olarak, en iyi elektriksel sonuçlara sahip Al veya Ti katkılı silikonların çok katlı ölçümleri yapılarak TENG'in çıkış gücü artırmak hedeflenmiştir. Yapılan çok katlı TENG ölçümlerinde, akımın katman sayısı ile orantılı bir şekilde arttığını ve paralel bağlantının doğası gereği çıkış gerilimin sabit kaldığını göstermiştir.