Nanogeneratorius gamina elektrą iš kasdienių judesių

Nuostabiai paprasta nanostruktūruotos gumos ir vandens konstrukcija

Naujasis nanogeneratorius gali įgauti beveik bet kokią formą. Čia jis sukuria galią kaip batų padas su kiekvienu pėdos judesiu. © Yi ir kt. Sci. 2016 m. 2: e1501624
skaityti garsiai

Elektra, pagaminta iš gumos ir vandens: Kinijos tyrėjai sukūrė nuostabiai paprastą nanogeneratorių, kuris gamina elektrą judant - triboelektriškai. Galų gale pakanka išeigos, kad būtų tiekiami šviesos diodai ir paprasti jutikliai. Didelis privalumas: medžiaga yra tokia universali ir lanksčiai formuojama, kad ją galima naudoti kaip apyrankę, pagalvėlę ar batų padą, kaip teigia tyrėjai žurnale „Science Advances“.

Ar tai būtų jutiklinė apyrankė, išmanusis laikrodis, ar elektroniniai pleistrai, kontroliuojantys mūsų cukraus kiekį kraujyje ar matuojantys karščiavimą: mūsų elektronika tampa vis mažesnė ir judresnė. Tačiau iki šiol šioms programėlėms trūksta tiek minimalistinio, tiek mobiliojo ir elastingo energijos šaltinio.

Energija iš kontakto ir trinties

Šią spragą dabar galėtų panaikinti Fang Yi iš Pekino mokslo ir technologijos universiteto ir jo kolegos su jų triboelektriniais nanogeneratoriais (TENG). Jie sunaudoja elektrinį medžiagų krūvį per trintį ar pakartotinį kontaktą. Privaloma sąlyga yra ta, kad abi medžiagos turi skirtingą afinitetą elektronams

"Triboelektriniai nanogeneratoriai, kurie mechaninę energiją konvertuoja per triboelektrinio efekto ir elektrostatinio krūvio derinį, yra perspektyvūs" energijos kombainai ", - aiškina tyrėjai. „Kadangi juos lengva gaminti, jie kainuoja nedaug, daug nesveria, yra veiksmingi ir, be to, yra ekologiški.“ Tačiau TENG dažnai kentė dėl to, kad dažnai juos sudarė nelanksčios medžiagos ir jie buvo lengvai keičiami.

Taip veikia principas: deformavus gumą ir tekant elektronams, susidaro atstumas iki žemės - sukuriama kintama srovė. Aš Yi ir kt. Sci. 2016 m. 2: e1501624

Guma su nanodalelėmis ir vandeniu

Dabar Yi su kolegomis sukūrė nanodalelių generatorių, kuris yra ypač elastingas ir universalus. Iš esmės jo „formos atžvilgiu pritaikomą TENG“ (saTENG) sudaro šiek tiek daugiau nei druskos tirpalas arba vanduo kaip elektrodas ir elastingo polimero apvalkalas. Polimeras turi nanostruktūrizuotą paviršių, kuris optimizuoja vandens ir plastiko sąveiką. displėjus

Kaip aiškina tyrėjai, sąlyčio su įžemintu daiktu metu ir deformavus generatorių, vandens elektrodas pakaitomis sugeria arba išskiria elektronus. Čia pranašumas yra tas, kad „saTENG“ gali būti gaminamas ir naudojamas beveik bet kokia forma ir netgi veikia, jei jis ištemptas iki 300 procentų, kaip vandeniu užpildyta guminė juosta.

Veikia kaip batų padas, apyrankė ar jutiklis

Ar ir kaip gerai šis generatorius veikia, tyrėjai išbandė kelis modelius ir variantus. Pirmuoju bandymu jie pagamino TENG pado pavidalu ir įklijavo jį po savanorių batais. Jei šie šiuo batu atsitrenkė į žemę arba jį pakėlė, kiekvieną kartą elektronų trauka tekėjo į prijungtus šviesos diodus ir juos užsidegė.

Kitas variantas yra nanogeneratorius apyrankės pavidalu Išoriškai tai vargu ar galima atskirti nuo vieno iš tipiškų fitneso stebėjimo priemonių. Jei tiriamieji kita ranka bakstelėjo šią apyrankę, „saTENG“ gamino elektrą. "Vienas tokių čiaupų ciklas gali priversti šviesti daugiau nei 80 šviesos diodų. Tai rodo jo, kaip nešiojamo energijos šaltinio, efektyvumą", - pabrėžia Yi ir jo kolegos.

Sukurtas kaip apyrankė, šis „saTENG“ išleis akumuliatorių, kai jį aplenksite. Aš Yi ir kt. Sci. 2016 m. 2: e1501624

Jei gumos-vandens generatorius naudojamas norint sukurti elastingą viršutinę rankos juostą, tai gali būti net savaiminio maitinimo jutiklis. Rankos lenkimas ir pratęsimas keičia bicepso skersmenį ir tokiu būdu dydį. Nuplėškite TENG ir odos kontaktinį paviršių. Tai leidžia jutikliui išmatuoti rankos padėtį ir tuo pačiu generuoti galią: „Šis periodiškas kontaktų srities pokytis sukuria elektronų srautą, kuris tekėtų pirmyn ir atgal tarp saTENG vandens elektrodo ir žemės“. Tyrėjai sako.

„Paraiškų gausu“

Pasak Yi ir jo kolegų, triboelektriniai nanogeneratoriai galėtų prisitaikyti, universalumą ir universalumą pasiūlyti daug naudingų programų. „Ši koncepcija galėtų būti naudinga nešiojamajai elektronikai, implantuojamiems prietaisams ar hapsio jutikliams tokiose srityse kaip sportas, robotika, pramogos ar medicina“, - sako mokslininkai.

Jei nanogeneratoriai gaminami plokščios pagalvėlės pavidalu, jie netgi gali būti naudojami kaip energiją generuojanti grindų danga ar čiužinys, kaip tyrėjai įrodo turėdami kitą prototipą: 1, 83 metro ilgio ir 69 centimetrų pločio „SaTENG“ kilimėlis, gaminamas pakartotinai paliečiant jį maždaug pėdos dydžiu. Akrilo plokštė, galų gale, turi pakankamai galios uždegti 170 šviesos diodų. (Mokslo pasiekimai, 2016; doi: 10.1126 / sciadv.1501624)

(Mokslo pasiekimai, 2016 6 20 - NPO)