Wearable Ultrahigh Current Power Source Based on Giant Magnetoelastic Effect in Soft Elastomer System

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作者
Guorui Chen,Yihao Zhou,Yunsheng Fang,Xun Zhao,Sophia Shen,Trinny Tat,Ardo Nashalian,Jun Chen
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (12): 20582-20589 被引量:96
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c09274
摘要

In this study, we present the observation of the giant magnetoelastic effect that occurs in soft elastomer systems without the need of external magnetic fields and possesses a magnetomechanical coupling factor that is four times larger than that of traditional rigid metal-based ferromagnetic materials. To investigate the fundamental scientific principles at play, we built a linear model by using COMSOL Multiphysics, which was consistent with the experimental observations. Next, by combining the giant magnetoelastic effect with electromagnetic induction, we developed a magnetoelastic generator (MEG) for biomechanical energy conversion. The wearable MEG demonstrates an ultrahigh output current of 97.17 mA, a low internal impedance of around ∼40 Ω, and an intrinsic waterproof property. We further leveraged the wearable MEG as an ultrahigh current power source to drive a Joule-heating textile for personalized thermoregulation, which increased the temperature of the fiber-shaped resistor by 0.2 °C. The development of the wearable MEG will act as an alternative and compelling approach for on-body electricity generation and arouse a wide range of possibilities in the renewable energy community.
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