Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Georgia (SUA) au sugerat un alt mod de a obține cantități mici de energie electrică din traficul din lumea înconjurătoare. Oamenii de știință au creat un nanogenerator triboelectric care transformă energia electrică în frecare.
După cum a spus managerul de proiect, profesorul Zhong Lin Wang, noutatea poate funcționa împreună cu un generator piezoelectric, în care energia este obținută din nanofire îndoite din oxid de zinc. Faptul că frecare poate provoca crearea unei încărcături electrice a fost cunoscută de foarte mult timp. Oamenii de știință au dezvoltat un sistem care vă permite să creați o diferență de potențial între suprafețe. După o perioadă de frecare, planurile de contact trebuie să fie separate una de alta la o distanță scurtă.
În acest caz, pe o suprafață se formează un exces de electroni și, pe de altă parte, un defect. Apoi, diferența de potențial este compensată de un circuit extern, iar suprafețele se ating din nou - începe o nouă perioadă de frecare. O altă condiție a sistemului - suprafețele de contact trebuie să fie din materiale diferite. În acest proiect, s-au folosit plăci subțiri din polietilen tereftalat (PET, tinde să dea electroni) și polidimetilsiloxan (PDMS, ia electroni). La început, cercetătorii au folosit foi netede de polimeri și apoi au decis să testeze foile PDMS cu trei micro-modele diferite: linii proeminente, cuburi și piramide. Testele au arătat că cea mai mare stres este asigurată de un model de piramide - aproximativ 18 volți (cu o forță curentă de aproximativ 0,13 μA per centimetru pătrat).
Structurarea mărește puterea de ieșire prin creșterea numărului de încărcări care se formează. În plus, golurile de aer dintre proeminențe facilitează separarea sarcinilor și creșterea caracteristicilor capacitive ale sistemului. Procesul de fabricare a generatorului începe cu crearea unei plăci de siliciu - o matriță pentru turnarea foilor de polimer. Grovele pot fi obținute prin fotolitografie tradițională și gravură (uscată sau umedă). Forma finită este apoi tratată cu un reactiv chimic pentru a preveni aderarea PDMS. Elastomerul lichid PDMS este aplicat pe matriță, supus unei tratări termice și este îndepărtat sub forma unui film subțire. Un film cu modele este fixat pe suprafața unui electrod din indiu și oxid de staniu (ITO) acoperit cu un strat PET. Această structură este acoperită cu un alt electrod ITO, acoperit și cu PET, fiind obținut un fel de "sandwich".
Procesul de fabricație este simplu și ieftin și ușor de redus pentru producția industrială. Fiabilitatea acestor generatoare este destul de ridicată - în cursul experimentelor, au fost efectuate mai mult de 100 000 de cicluri de funcționare timp de câteva zile. După aceea, aparatele au continuat să producă în mod regulat energie electrică. Următoarea etapă a lucrării, pe care oamenii de știință intenționează să o realizeze, este crearea unui sistem de stocare a energiei primite. Generatoarele de nanogeneratoare triboelectrice pot fi utilizate în sistemele optoelectronice pentru a crea senzori de presiune activi foarte sensibili. Astfel de senzori nu vor consuma energie de la bateria dispozitivului și vor putea fixa presiunea minimă - aproximativ 13 mPa (presiunea picăturilor de apă). Și deoarece polimerii incluși în generatoare au o transparență ridicată (aproximativ 75%), acestea pot fi potențial utilizate în ecrane tactile.
Pregătit din materiale (sursă): phys.org
Trimiteți-le prietenilor: