Новый наногенератор заряжает электронику взмахом руки

Человеческое тело – настоящая электростанция. Каждый день, каждый час оно вырабатывает энергию. Если бы эту энергию можно было бы как-то утилизировать, ее хватило бы на многие энергетические потребности – например, на поддержание работы многих мобильных устройств. Инженерами Технологического института Джорджии создана технология, с помощью которой можно преобразовать механическую энергию движений тела, или даже дыхания и кровотока, в электрическую энергию, которая может быть использована в широком спектре электронных устройств без использования всяких батарей.

Инженеры много работали над использованием кинетической энергии человека, и некоторые плоды этих трудов можно увидеть в виде наколенного генератора или телефона с механическим подзаводом. Теперь это технологическое направление развилось до нового технологического уровня – использования любых движений тела, биения сердца, дыхания, дуновений ветра и вообще любых низкочастотных вибраций для выработки электричества с помощью нанопроволочек из оксида цинка. Оксид цинка является пьезоэлектриком – то есть способен вырабатывать электроэнергию под действием механического воздействия. Нанопроволочки можно легко вырастить практически на любой поверхности – на металлах, керамике, полимерах, даже одежде, а наногенераторы на их основе в правильной упаковке смогут работать и в воздушной, и в жидкой среде.

Размер проволочек составляет в диаметре 1/5000 и длиной 1/25 диаметра человеческого волоса соответственно. Проволоки образуют выращиваются в виде парных структур, напоминающие лежащие параллельно ершики с переплетенными между собой щетинками. В каждой паре одна из нитей покрыта золотом и служит электродом. Когда щетинки трутся друг об друга, например, из-за движений человеческое тела, проволоки, цепляясь друг за друга и изгибаясь, преобразуют механическое движение в электричество.

По мнению руководителя исследования, профессора Института Джорджии Чжун Лин Вана (Zhong Lin Wang) исследование может получить обширное применение в оборонных технологиях, мониторинге окружающей среды, медицине и даже портативной электронике. Новый наногенератор может иметь бесчисленные применения, включая питание для военных устройств пока войска находятся в поле. «Проще говоря, эта технология может быть использована для генерирования энергии там, где есть любое движение».

То же с более близкого расстояния. Тут волокна видны более отчетливо.

Технология достаточно проста и, следовательно, недорога: волокна ткани покрываются полимером, а потом слоем оксида цинка, затем погружаются на 12 часов в раствор реактивов, из которого на поверхности оксида образуются нанопроволочки. “Они сами по себе растут на поверхности нитей” – объясняет Ван. “В принципе, в качестве основы можно использовать любые проводящие волокна”. Наконец на некоторые волокна наносится сверхтонкий слой золота, работающего в качестве проводника.

Вонг оценивает производительность прототипа в 80 милливатт на квадратный метр ткани, которой достаточно для питания плеера или зарядки батареи сотового телефона. Исследователи считают, что сделали главную часть работы – продемонстрировать принцип и фундаментальный механизм.

Вонг заявил, что такой материал может быть использован туристами и солдатами, или питать крошечные сенсоры, используемые в биомедицине и мониторинге природы.

Главная проблема – оксид цинка разлагается под действием воды, так что сейчас команда Вона работает над созданием покрытия, способного защитить ткань во время стирки.

Ссылка на источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.