Вчені знайшли спосіб ефективно генерувати електроенергію за допомогою тертя, що може відкрити шлях до створення пристроїв, які працюють без батарейок.
Дослідники виявили оптимальний спосіб генерації електричного заряду, використовуючи принцип трибоелектрифікації. Цей прорив може забезпечити живлення для носимих пристроїв та іншої електроніки без використання батарей.
Трибоелектрифікація – це генерація енергії через тертя двох поверхонь, коли вони труться одна об одну або роз’єднуються. Хоча цей метод не може замінити вітрову, сонячну, геотермальну енергію через невелику потужність, він може бути корисним у менших пристроях, таких як медичні прилади та носимі технології.
Трибоелектрифікацію вже використовували для розробки сенсора виявлення ртуті в продуктах харчування, пристрою для моніторингу лісових пожеж і спеціальної тканини, яка перетворює будь-який матеріал на міні-електростанцію. Дослідники з Університету Алабами створили недорогий трибоелектричний генератор з двосторонньої липкої стрічки та пластикової плівки.
Тепер група дослідників з Брюсселя, Австралії та Гонконгу розкрила ще один секрет ефективності трибоелектричного ефекту. Після експериментів з різними матеріалами, вчені створили нанорозмірні пластикові кульки з меламіну та формальдегіду. Вони виявили, що змішування кульок різного розміру є ключем до ефективної генерації трибоелектричної енергії.
Зокрема, вони виявили, що більші кульки набувають негативного заряду, а менші – позитивного. Створивши систему, відому як трибоелектричний наногенератор (TENG), з меншими кульками з одного боку тонкої плівки, а більшими – з іншого, вони змогли отримати більше електроенергії, ніж зазвичай можливо іншими трибоелектричними способами, включаючи методи, які використовують тертя двох шорстких поверхонь для генерації заряду.
Варто зазначити, що вихідний струм, виміряний під час експериментів, був зареєстрований лише в наноамперах.
Завдяки тому, що кульки не дряпаються одна об одну, вони можуть служити довше. Випробування показали, що вони витримують 10 000 циклів. Дослідники також стверджують, що кульки можна виробляти без використання розчинників, що робить їх дешевшими у виробництві, і їх можна оновити простим порошковим покриттям, коли вони зношуються.
Vrije Universiteit Brussels
"Наше дослідження показує, що невеликі зміни у виборі матеріалів можуть призвести до значного підвищення ефективності генерації енергії", – зазначив керівник дослідження Ігнаас Джимідар з Вільного університету Брюсселя. "Це відкриває нові можливості для трибоелектричних наногенераторів у повсякденному житті, без потреби у традиційних джерелах енергії."
Довідка:
- Вільний університет Брюсселя (Vrije Universiteit Brussel) – один з найбільших університетів у Бельгії, розташований у столиці країни, Брюсселі. Заснований у 1834 році, університет відомий своїми науковими дослідженнями та інноваціями в різних галузях, включаючи інженерію, природничі науки та гуманітарні науки.
