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