Mokslininkai iš Klemsono Nanomedžiagos instituto (CNI) yra vienas žingsnis arčiau pasaulio bevielio maitinimo naudojant triboelektros energiją, žalią energijos šaltinį
Maždaug prieš metus CNI fizikų komanda išrado itin paprastą triboelektrinį nanogeneratorių (U-TENG). Iš plastiko ir juostos pagamintas U-TENG yra nedidelis prietaisas, generuojantis elektrą iš judesio ir vibracijos. Plekšnodamas ar plekšnodamas kojomis, jis generavo įtampą, kurią toliau gauna išorinė grandinė, ir kaupiama kondensatoriuje arba akumuliatoriuje, kol įkraunama.
Maždaug po devynių mėnesių mokslininkai žurnale „Advanced Energy Materials“ paskelbė straipsnį, kuriame teigiama, kad jie sukūrė belaidį TENG arba W-TENG. W-TENG taip pat gamina tie patys U-TENG tyrėjai. W-TENG plastiką pakeičia grafenas (vienas grafito švino sluoksnis) ir poliaraktinė rūgštis (PLA). PLA geriau atskiria teigiamus ir neigiamus krūvius, bet neveikia elektros energijos, nes šis tyrėjas ją sujungė su grafenu. „Kapton“ juosta, kuri yra „U-TENG“ energiją naudojanti medžiaga, keičiama su teflonu „W-TENG“.
Gavę grafeną „ultragarsu“ ir PLA pluoštu ir užpildę jį 3-D spausdintuvu, jie sėkmingai pagamino W-TENG.
„Mes naudojame tefloną, nes jame yra daug fluoro grupių, kurios yra labai elektroniškai neigiamos, tuo tarpu grafenas-PLA yra labai elektropozityvus. Tai yra geras būdas sugretinti ir sukurti aukštą įtampą “, - sakė Ramakrishna Podila, atitinkama tyrimo autorė ir fizikos docentė Clemson.
„W-TENG“ sugeba sukurti ne daugiau kaip 3 000 voltų, o to pakanka 25 standartinėms išvestims arba LCD monitoriui įjungti. Dėl aukštos įtampos W-TENG aplink save sukuria elektrinį lauką, kurį galima suvokti belaidžiu būdu. Taigi belaidę elektrą galima laikyti kondensatoriuje ir baterijose.
„Tai gali ne tik suteikti jums energijos, bet ir elektrinį lauką naudoti kaip įjungiamą nuotolinio valdymo pultą. Pavyzdžiui, galite paliesti W-TENG ir naudoti jo elektrinį lauką kaip „mygtuką“, kad atidarytumėte garažo duris, arba galite suaktyvinti apsaugos sistemą - visa tai be akumuliatoriaus, pasyviai ir belaidžiu būdu “, - sakė Sai Sunil Mallineni. pirmasis tyrimo autorius ir daktaras fizikos ir astronomijos studentas.
W-TENG turi daugybę programų, tokių kaip kosminėje erdvėje, vandenyno viduryje ar net mūšio lauke. „Kelios besivystančios šalys reikalauja daug energijos, nors tokiose aplinkybėse mes neturime galimybės naudotis baterijomis ar maitinimo lizdais, o komandos išradimas yra neabejotinai naudojamas filantropiškai“, - sakė Podila. „W-TENG galėtų būti vienas iš švaresnių būdų energijai gaminti šiose srityse.“
Tyrinėtojų komanda vėl vadovaujasi Mallineni, patentuodama W-TENG per Klemsono universiteto tyrimų fondą. Klemsono nanomedžiagų instituto direktorius profesorius Apparao Rao su pramonės partneriais aptarė W-TENG integravimą į energijos naudojimą.
Be to, prieš pradėdamas pramoninę gamybą, Podila teigė, kad reikia atlikti daugiau tyrimų, kad tefloną pakeistų ekologiškesne elektronine medžiaga. Kitas CNI studentas Yongchangas Dongas vadovavo MXene-TENG demonstravimo darbui, kuris buvo paskelbtas žurnalo „Nano Energy“ straipsnyje, esančiame netoli 2017 m. Lapkričio mėn. Šiems tyrimams taip pat dalijasi CNI dirbantys Herbert Behlow ir Sriparna Bhattacharya.
Ar W-TENG turės įtakos alternatyvių, atsinaujinančių energijos šaltinių srityje? Rao sakė, kad tai priklausys nuo ekonomikos.
„Mes galime tai priimti tik tiek, kiek mokslininkai; ekonomika turi išspręsti, kad W-TENG būtų sėkminga “, - sakė Rao.