Новый источник электричества без батареи: крошечные пластиковые шарики

Используя принцип, известный как трибоэлектризация, исследователи разработали оптимальный способ относительно простого получения электрического заряда. Этот прорыв может обеспечить питание носимых устройств и других приборов без использования аккумуляторов.

В мире экологически чистой энергетики трибоэлектрификация — относительно малоизвестное явление. По сути, это то же самое, что статическое электричество — выработка энергии за счёт трения, когда две поверхности трутся друг о друга или разъединяются. Хотя этот метод никогда не заменит ветряные, солнечные, геотермальные и другие экологически чистые источники энергии из-за своей неспособности вырабатывать серьёзное количество энергии, он может найти применение в небольших устройствах, таких как медицинские приборы и носимые устройства.

На самом деле, трибоэлектричество уже использовалась для разработки датчика для обнаружения ртути в продуктах питания, устройства, которое можно закрепить на дереве и которое может обнаруживать угарный газ и изменения температуры для мониторинга лесных пожаров, а также специальной нити, которая может превратить любую ткань в мини-электростанцию. Исследователи из Университета Алабамы даже создали недорогой трибоэлектрический генератор из двустороннего скотча и пластиковой плёнки.

Теперь группа исследователей из Брюсселя, Австралии и Гонконга раскрыла ещё один секрет эффективности трибоэлектрического эффекта. Поэкспериментировав с различными материалами, учёные создали пластиковые шарики наноразмера из меламина и формальдегида. Затем они обнаружили, что смешивание шариков разного размера является ключом к эффективной выработке трибоэлектрической энергии.

В частности, они обнаружили, что более крупные шарики, как правило, приобретают отрицательный заряд, а более мелкие — положительный. Разработав систему, известную как трибоэлектрический наногенератор (TENG), в которой более мелкие шарики находятся на одной стороне тонкой плёнки, а более крупные — на другой, они, по их словам, смогли вырабатывать больше электроэнергии, чем при использовании других трибоэлектрических методов. К ним относятся методы, основанные на трении двух шероховатых поверхностей для создания заряда. Следует отметить, что сила тока, измеренная во время экспериментов, составляла всего несколько наноампер, так что не будем слишком радоваться.

Тот факт, что шарики не трутся друг о друга, также означает, что они могут прослужить дольше. Испытания показали, что они выдерживают 10000 циклов. Исследователи также говорят, что шарики можно производить без использования растворителей, что удешевляет их производство, и что их можно восстанавливать с помощью простого порошкового покрытия, когда они изнашиваются.

«Наше исследование показывает, что небольшие изменения в выборе материалов могут привести к значительному повышению эффективности выработки энергии, — сказал ведущий автор исследования Игнаас Джимидар из Брюссельского свободного университета. – Это открывает новые возможности для применения трибоэлектрических наногенераторов в повседневной жизни без использования традиционных источников энергии».

Полученные результаты были подробно изложены в статье, опубликованной в журнале Small.

Источник: NEW ATLAS