211service.com
Jak může tření jednoho dne nabít váš mobilní telefon
Jev, který způsobuje bolestivý šok, když se dotknete kovu po tažení bot po koberci, by se jednou dal využít k nabíjení osobní elektroniky.
Výzkumníci z Georgia Tech vytvořili zařízení, které využívá statickou elektřinu k přeměně pohybu – jako je telefon poskakující v kapse – na dostatek energie pro nabití baterie mobilního telefonu. Je to první ukázka toho, že tyto druhy materiálů mají dostatek prostoru pro napájení osobní elektroniky.
Přebytečná energie produkovaná při chůzi, vrtění se nebo dokonce dýchání může být teoreticky využita k napájení lékařských implantátů a další elektroniky. Využití energie v těchto malých pohybech je však náročné.
Zhong Lin Wang , profesor materiálové vědy na Georgia Tech, na tomto problému pracuje již několik let, většinou se zaměřuje na piezoelektrické materiály, které generují elektrické napětí při mechanickém namáhání (viz Harnessing Hamster Power with a Nanogenerator ). Wang a další zesílili piezoelektrický efekt vytvořením materiálů strukturovaných v nanoměřítku. Dosud však piezoelektrické nanogenerátory neměly příliš působivý výkon.
Wangova skupina nyní ukázala, že jiný přístup může být slibnější: statická elektřina a tření. To je efekt při práci, když si za suchého dne projedete vlasy umělohmotným hřebenem a vlasy vám budou stát na hlavě. Výzkumníci z Georgia Tech prokázali, že tento jev statického náboje, nazývaný triboelektrický efekt, lze využít k výrobě energie pomocí typu plastu, polyethylentereftalátu a kovu. Když se tenké vrstvy těchto materiálů dostanou do vzájemného kontaktu, nabijí se. A když jsou obě fólie ohnuté, protéká mezi nimi proud, který lze využít k nabíjení baterie. Když jsou dva povrchy vzorovány nanočásticemi, jejich povrchová plocha je mnohem větší, stejně jako tření mezi materiály – a výkonem, který mohou produkovat.
Nanogenerátor Georgia Tech dokáže přeměnit 10 až 15 procent energie v mechanických pohybech na elektřinu a tenčí materiály by měly být schopny přeměnit až 40 procent, říká Wang. Čtverec triboelektrického nanomateriálu o velikosti nehtu může při ohnutí produkovat osm miliwattů, což je dostatek energie pro provoz kardiostimulátoru. Náplast o rozměrech pět krát pět centimetrů může rozsvítit 600 LED najednou nebo nabíjet lithium-iontovou baterii, která pak může napájet komerční mobilní telefon. Wangova skupina popsala tyto výsledky online v časopise Nano dopisy .
Výběr materiálů je široký a výroba zařízení je snadná, říká Wang. K výrobě tohoto typu zařízení lze spárovat kterýkoli z asi 50 běžných plastů, kovů a dalších materiálů.
Jsem ohromen zdejší hustotou výkonu, říká Shashank Priya , ředitel Center for Energy Harvesting Materials and Systems ve Virginia Tech. Jiné chytré materiály neprodukují dostatek energie pro praktické aplikace, říká.
Zda bude nový nanogenerátor fungovat i mimo laboratoř, se teprve uvidí. Potřebují prokázat, že to může generovat energii z mechanických vibrací v reálném životě, říká Jiangyu Li , profesor strojního inženýrství na Washingtonské univerzitě v Seattlu. Aby mohl pracovat v reálném světě, musí být lapač energie schopen zachytit vibrační frekvence, které poskytují nejvíce energie. Nanogenerátor, který dokáže zachytit pouze nízkoenergetické mechanické vibrace, by nabití mobilního telefonu trvalo příliš dlouho, poznamenává Priya. Wang říká, že jedná se společnostmi o vývoji lapače energie pro konkrétní aplikace a představuje si, že se bude nosit na pásce na ruce.