In Jeju-NU, a research team from Major of Mechatronics Engineering has exciting news. Researchers suggested an original design for a smart toy to introduce into the global society. This design is receiving positive attention as a new answer to a physical problem.

The greatest challenge in entertaining young children is keeping their toys charged or plugged in. Now, Kim Sang-Jae, a professor of Mechatronics Engineering at Jeju-NU, South Korea, his graduate student Arunkumar Chandrasekhar from Nanomaterials and Systems Lab, and their collaborator Mr. Jung Hwan Park, Department of Dducation have designed smart toys without batteries. This report has been published in the journal American Chemical Society(ACS) Sustainable Chemistry & Engineering. From this finding, they are one step closer to battery-free interactive games.

According to the American Academy of Pediatrics, 97 percent of children in the United States of America under the age of four have had some type of exposure to a mobile device. These devices are limited by the batteries’ ability to hold a charge. However, in order to eliminate the need for batteries, researchers must have a way to produce and store energy. Many Triboelectric Nanogenerators(TENGs), like solar cells, are designed to solve this problem. However, TENGs created until now are complex, heavy, rigid and bulky. This team devised a new type of TENG.

The team designed a smart puzzle TENG from recycled plastics, which made it lightweight, flexible and portable. As the puzzle pieces are placed and pushed down into the proper spots, electricity is generated, and the Light Emitting Diode(LED) display indicates the letter ‘C’ for ‘correct’. The TENG puzzle is stable over long periods of operation time with little damage to the electrical signal.

The team's design upgrades the traditional puzzle into a self-powered smart puzzle. It will be useful for the current and the future generation of kids to learn and develop innovative self-powered devices. Professor Kim Sang-Jae also mentioned that their smart puzzle shows that TENGs could be used in self-powered smart toys.

Also, this invention has other competitive features. A simple fabrication process, low fabrication cost and good electrical performance indicate that this represents significant progress in the field of self-powered devices.

This invention was selected as the topic of a press release in the ACS Office of Public Affairs’ Weekly Press Pac. Following this, the news of this innovative invention was published around the globe in various scientific news publishing websites such as Eurek Alert, Engineering 360, Phys.org, Daily Mail UK, Materials Gate, Live 24 News and Mihanmag.