Loading

Ткань использует человеческое движение для выработки электроэнергии

Создано 19.03.2015 12:21
Автор: Natali

Гибкая ткань использует человеческое движение для производства электроэнергии. Facepla.net последние новости экологии

В будущем, может быть достаточным просто пробежаться, чтобы зарядить гаджеты, которые вы обычно носите с собой.

Мы уже слышали о существовании термоэлектрической и пьезоэлектрической одежды, которая может быть использована для выработки электроэнергии для наших мобильных устройств. Теперь, международная команда ученых успешно использует специальный материал, чтобы генерировать электроэнергию при помощи трибоэлектрического наногенератора.

Исследование может проложить путь для одежды, которая заряжает устройства просто при движении.

Гибкий материал покрыт серебром, а также органическим материалом на основе кремния (полидиметилсилоксана) и массивом наностержней, произведенным из оксида цинка. Четыре слоя материала уложены один поверх другого, а затем спрессованы под давлением.

Когда кусочки ткани движутся друг относительно друга, они генерируют и хранят энергию. Это называется трибоэлектрическим эффектом, при котором некоторые материалы получают электрический заряд, когда подвергаются трению. Другими словами, это то, что отвечает за статический заряд, который возникает, когда вы расчесываете волосы.

Эта энергия может быть немедленно преобразована в виде электрического тока, который, в свою очередь, можно использовать для питания светодиодов, жидкокристаллических дисплеев или брелка бесключевого доступа в автомобиль.

Материал демонстрирует стабильность характеристик заряда на протяжении более 12000 циклов.
Наряду с ее использованием для создания одежды с зарядным устройством, технология может также найти применение в таких приложениях, как биомедицинские устройства и чувствительные к касанию поверхности, например, кожный покров для роботов.

Исследование было проведено учеными из университета Sungkyunkwan в Корее и университета Wollongong в Австралии. Оно было недавно описано в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.

Параллельно с данным исследованием команда из Технологического Института штата Джорджия работала над трибоэлектрическим сенсорным экраном.

Georgia Tech, группа исследователей из Технологического института Джорджии, воспользовались трибоэлектрическим эффектом, разработали генератор, который может обеспечить дополнительную энергию, к произведенной с помощью пьезоэлектрических наногенераторов, ранее разработанных в Georgia Tech.

Трибоэлектрический генератор может быть использован для производства электроэнергии от ходьбы и даже имеет потенциал для создания сенсорных экранов, которые генерируют свое собственное электричество.

"Тот факт, что электрический заряд может быть получен при помощи трибоэлектрического эффекта хорошо известен," говорит Чжун Линь Ван, профессор в Школе материаловедения и инженерии в Технологическом институте Джорджии.

"Что сделали мы, так это внедрили технику разделения, которая создает падение напряжения, что позволяет току течь, соответственно, полученный заряд можно будет использовать. Этот генератор может конвертировать случайную механическую энергию из окружающей среды в электричество".

Трибоэлектрический генератор команды генерирует заряд, когда лист из полиэстера, который, как правило, отдает электроны, трется о лист полидиметилсилоксана (PDMS), который принимает электроны. Сразу после того, как полимерные поверхности трутся друг о друга, они механически разделяются, что создает воздушный зазор, который изолирует заряд на поверхности PDMS и образует разделение положительных и отрицательных зарядов (известно как дипольный момент).

Подключение электрической нагрузки между двумя поверхностями будет приводить к потоку небольшого электрического тока способствующего выравниванию потенциала. Таким образом, за счет непрерывного трения поверхности вместе и затем быстро отделяя их, генератор может производить небольшой переменный ток.

Исследователи говорят, что техника может быть использована, чтобы создать очень чувствительный датчик активного давления с автономным питанием для возможного использования с органическими электронными или оптоэлектронными системами. Так как датчики могут отследить крайне низкую величину давления – 13 мПа - они могли бы служить для производства малого напряжения, чтобы указать контакт, например, пера или капли воды с поверхностью трибоэлектрического генератора.

Кроме того, поскольку эти устройства могут быть сделаны с прозрачностью около75 процентов, есть потенциал для технологий, которые будут использоваться в сенсорных экранах для замены существующих датчиков касания. "Прозрачные генераторы могут быть изготовлены практически на любой поверхности", говорит Ван. "Эта методика может быть использована для создания очень чувствительных прозрачных датчиков, которые не требуют питания от аккумулятора устройства."

Исследование финансировалось Национальным научным фондом, Министерством энергетики и ВВС США.

Facepla.net по материалам: pubs.acs.org

Author: Natali

Комментарии: