Обладая способностью превращать трение в небольшое количество электричества, трибоэлектрические генераторы однажды могут быть использованы в одежде, которая превращает движение в энергию, в безбатарейных мозговых имплантатах и во множестве других сценариев. Ученые, работающие над дешевыми и простыми версиями этих крошечных генераторов, пришли к конструкции, в которой используется двухсторонняя клейкая лента, купленная в магазине, и которая, по их словам, может работать наравне с более сложными версиями, когда дело доходит до производства электроэнергии.
За прошедшие годы мы видели много версий трибоэлектрических генераторов, которые работают на предпосылке, что определенные материалы становятся электрически заряженными при трении друг о друга, например, воздушный шар и ваши волосы. По словам авторов этого нового исследования, до сих пор конструкции включали сложные компоновки дорогих деталей, а также имели ограниченная выработка с точки зрения мощности.
Поэтому ученые из Университета Алабамы приступили к разработке менее сложной версии. Трибоэлектрический генератор исследователей основан на более ранних исследованиях, которые показали, что эти системы могут быть изготовлены из ленты, пластика и металла, но они собирают эти компоненты вместе таким образом, что их производительность приближается к более сложным и дорогим версиям.
Конструкция состоит из купленного в магазине двусторонней клейкой ленты и пластиковой пленки, зажатой между тонкими алюминиевыми пластинами. Мгновенное сжатие слоев вместе и их разъединение вызывает образование искры, при этом величина приложенного давления напрямую влияет на количество генерируемой энергии.
Иллюстрация нового разработанного трибоэлектрического генератора. Фото: ACS Omega (2022). DOI: 10.1021/acsomega.2c05457.
Версия генератора с двумя электродами использовалась для получения плотности мощности 169,6 Вт на квадратный метр, что, по словам команды, на 47% выше, чем в предыдущих конструкциях. В серии экспериментов команда использовала генератор, чтобы зажечь массив из 400 светодиодов, просто нажимая на его слои.
Питание светодиодов или другой мелкой электроники — один из возможных вариантов использования трибоэлектрических генераторов, но есть и другие варианты. Список включает в себя деревянные полы, которые собирают энергию от хождения по ним, слуховые аппараты, которые питают сами себя, сенсорные экраны, которые генерируют электричество, когда вы их используете, и лесные датчики, работающие от качающихся ветвей деревьев. Создавая один из таких генераторов с помощью купленных в магазине предметов, ученые использовали более простой и недорогой подход.
Исследование было опубликовано в журнале ACS Omega.
Источник: American Chemical Society.
