Получение энергии от трибоэлектрического генератора

Трибоэлектрический эффект представляет собой процесс возникновения электрических зарядов в процессе трения двух разных материалов. Его обнаружил еще древний грек, когда потер камень янтаря о свою тогу и его усы тут же притянулись к камню. Примеры появления электризации при трении можно найти и в быту, когда волосы прилипают к расческе.

Интересная идея по применению подобного явления пришла в головы ученым из Технологического института в Джорджии (GT). Они собрали маленький генератор, работающий на основе трибоэлектрического эффекта, который сможет в небольшом количестве производить электричество при любом механическом воздействии.

В качестве материалов исследователи использовали полиэстер и полидиметилсилоксан (PDMS), в процессе трения первый из них отдает электроны, а второй принимает. Как только произойдет один акт трения, полимеры разделяют, и между ними образуется воздушное пространство, благодаря чему на поверхности PDMS происходит изоляция заряда, что приводит к возникновению дипольного момента. То есть положительные и отрицательные заряды разделяются. А чтобы выровнять их потенциал, между двумя полимерами подключается небольшая электрическая нагрузка, и таким образом возникает небольшой переменный электрический ток.

С учетом того, что новое устройство можно сделать на 75% прозрачным, его легко интегрировать в сенсорный экран и заменить существующие датчики. Кроме того, они могут иметь автономное питание и использоваться в прочих оптико-электронных и органических электронных системах. Датчики на основе этой технологии распознают давление до 13 мили паскалей, а контролирующая система в них реагирует на касание к поверхности генератора даже капли воды.

Профессор факультета материаловедения и инженерии в GT, Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang), отметил, что такие прозрачные генераторы можно сделать почти на любой поверхности, и при этом им совсем не понадобиться питание от аккумулирующего устройства.

Но команда ученых не остановилась на достигнутом, и постаралась увеличить мощность своего генератора. Они попробовали нанести на поверхности полимеров различные паттерны, такие как кубы, линии и пирамиды, и последние из них оказались самыми эффективными. С одного квадратного сантиметра им удалось получить напряжение в 18 вольт при силе тока 0,13 мкА. Это объясняется тем, что пирамидальная структура создает воздушные пустоты между материалами, что делает проще процесс разделения зарядов.

По результатам проведенных испытаний генератор доказал свою долговечность, проработав до 100000 отдельных циклов, то есть вырабатывал ток на протяжении пары дней. В будущем команда ученых хочет создать аккумуляторную систему для хранения всей выработанной энергии.

Автор: Наталья  

Источник: facepla.net