New piezoelectric and triboelectric materials for energy harvesting are being widely researched to reduce their processing cost and complexity and to improve their energy conversion efficiency. In this study, BaTiO3 films of various thickness were deposited on Ni foams by R.F. magnetron sputtering to study the piezoelectric and triboelectric properties of the porous spongy structure materials. Then piezoelectric nanogenerators (PENGs) were prepared with spongy structured BaTiO3 and PDMS composite. The output performance exhibited a positive dependence on the thickness of the BaTiO3 film, pushing load, and poling. The PENG output voltage and current were 4.4 V and 0.453 μA at an applied stress of 120 N when poled with a 300 kV/cm electric field. The electrical properties of the fabricated PENG were stable even after 5,000 cycles of durability testing. The triboelectric nanogenerators (TENGs) were fabricated using spongy structured BaTiO3 and various polymer films as dielectrics and operated in a vertical contact separation mode. The maximum peak to peak voltage and current of the composite film-based triboelectric nanogenerator were 63.2 V and 6 μA, respectively. This study offers new insights into the design and fabrication of high output nanogenerators using spongy structured materials.

본 연구에서는 공기중에서도 안정적이며 상대적으로 전기음성도가 큰 테플론계열의 고분자와 그래핀플라워를 이용하여 마찰전기 나노발전기를 제작하였다. 상기 복합고분자는 회전도포방법을 이용하 여 나노발전기의 전기적 음성층의 제작에 이용되었다. 전기적 양성층을 위하여 졸-겔 방법을 이용하여 산 화아연막을 제작하였다. 제작된 마찰전기 나노발전기는 약 44 μW의 최대전력을 생산하였다. 결론적으로, 마찰전기 나노발전기의 모든 활성층은 회전도포방법을 이용하였으므로 대면적으로 확장가능하다.

기계적 에너지는 생물학 및 환경 시스템에서 트라이보 전기 나노제너레이터(TENG)로 얻을 수 있다. 웨어러블 전 자제품에서 TENG는 진동 센서에 적용된 인간의 움직임에서 생체역학적 에너지를 수확할 수 있다는 점에서 많은 의미를 지 닌다. 웨어러블 TENG은 습기에 취약하며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 이러한 용도에 사용되는 우수한 소수성 물질 이다. 높은 전기 음성 불소 원자의 존재는 매우 낮은 표면 에너지로 이어진다. 동시에 미세다공막 표면에 전자를 효율적으로 포획함으로써 소자의 성능이 증가한다. PTFE에 비해 상대적으로 적은 플루오라이드 원자의 존재로 인해 폴리비닐리덴 플루 오라이드(PVDF)에서도 유사한 거동을 보인다.

바이오물질을 포함하는 나노발전기는 무공해 에너지원이며 생분해성 전자폐기물이라는 점에서 친환경적인 전자소자이다. 특히 바이오 물질이 바이오폐기물로부터 추출될 수 있다면 바이오폐기물의 양도 줄어들 것이다. 본 연구에서는 포유동물의 피부에 존재하는 동물성 콜라겐을 이용하여 마찰전기 나노발전 기를 제작하였고 그 특성평가를 진행하였다. 마찰전기 나노발전기의 전기적 양극층은 회전 도포방법을 이 용하여 콜라겐 막을 형성하여 구성하였으며, 주사전자현미경으로 막이 다공성임을 확인하였다. 제작한 마 찰전기 나노발전기는 주기적인 기계적 운동에 의해 3 Hz에서 7 V부터 5 Hz에서 15 V의 개방전압과 5 Hz에서 3.8 μA의 단락전류를 보였다. 결론적으로, 콜라겐 함유 마찰전기 나노발전기는 센서와 같은 저전 력 구동 장치의 전원이 될 수 있으며 전자 폐기물 감소에도 유용할 것으로 기대된다.

This paper is a study to improve the energy harvesting output of a TENG(Triboelectric nanogenerator) driven by wind power using fine PTFE(Polytetrafluoroethylene) flakes. The structure of the nanogenerator was manufactured in the cylindrical structure, Al(Aluminium) was attached to the inner wall of the cylinder and the PTFE flakes were rotated by the wind inside the cylinder. The number of contact and separation motions was increased as there are multiple PTFE flakes, resulting in improvement of the harvesting output. Through this, it was evaluated to the energy harvesting output characteristics according to the change in the number of PTFE flakes. Up to the optimum, the energy collection efficiency shows the linear correlation with the increase in PTFE flakes and decreases after that. As the PTFE flakes are more than the optimum, the lowering in the harvesting output is induced by obstructing the flow of wind inside the cylinder.

In this study, the deformation of friction stir welding on the aluminum battery housing material(AL6063-T5) applied to the electric vehicle was effectively predicted through experiments and numerical simulations. The temperature data were measured during the friction stir welding experiment, and the numerical simulation was carried out using the experimental temperature data. In the heat transfer analysis, the temperature distribution of the structure over time was calculated using the Reynolds equation. The final friction stir welding deformation was calculated by performing the structural analysis using the calculated temperature distribution data over time. The thermal elasto-plastic analysis was performed according to the friction stir welding process conditions and the welding sequences. Finally, the optimum welding condition was derived that the welding speed is 1000 mm/min and the rotation speed of the tool is 2000 RPM.