Дослідники з Інституту наноматеріалів Клемсона (CNI) на крок ближче до бездротового живлення світу за допомогою трибоелектрики, зеленого джерела енергії
Близько року тому команда фізиків з CNI винайшла надпростий трибоелектричний наногенератор (U-TENG). U-TENG із пластику та стрічки - це невеликий пристрій, який виробляє електрику від руху та вібрації. Хлопаючи або постукуючи ніжками, він генерує напругу, яка додатково приймається зовнішньою ланцюгом, і зберігається в конденсаторі або акумуляторі, поки не зарядиться.
Приблизно через дев'ять місяців дослідники опублікували статтю в журналі Advanced Energy Materials, де говорилося, що вони зробили бездротовий TENG або W-TENG. W-TENG також зроблений тими ж дослідниками U-TENG. У W-TENG пластик замінений графеном (одношаровим графітовим свинцем) та полімолочною кислотою (PLA). PLA краще відокремлює позитивні та негативні заряди, але не проводить електрику, завдяки чому дослідники поєднали його з графеном. Каптонова стрічка, яка є матеріалом для захоплення електрики U-TENG, замінюється тефлоном в W-TENG.
Отримавши графен в процесі «обробки ультразвуком» та волокно PLA та заповнивши його у тривимірний принтер, вони успішно створили W-TENG.
«Ми використовуємо тефлон, оскільки в ньому є багато фторних груп, які є сильно електронегативними, тоді як графен-PLA є високоелектропозитивним. Це хороший спосіб протиставити себе і створити високі напруги », - сказав Рамакрішна Поділа, автор-кореспондент дослідження та доцент фізики в Клемсоні.
W-TENG здатний генерувати максимум 3000 вольт, що достатньо для живлення 25 стандартних розеток або РК-монітора. Завдяки високій напрузі, W-TENG генерує навколо себе електричне поле, яке можна відчути бездротовим способом. Отже, бездротова електрика може зберігатися в конденсаторі та акумуляторах.
“Це не тільки може дати вам енергію, але ви можете використовувати електричне поле також як пульт дистанційного керування. Наприклад, ви можете натиснути W-TENG і використовувати його електричне поле як «кнопку», щоб відкрити свої гаражні ворота, або ви могли активувати систему безпеки - все без батареї, пасивно та бездротово », - сказав Сай Суніл Маллініні, перший автор дослідження та доктор філософії студент з фізики та астрономії.
W-TENG має широке застосування, як у космічному просторі, посеред океану або навіть на полі бою. "Деякі країни, що розвиваються, вимагають багато енергії, хоча ми можемо не мати доступу до батарей та розеток в таких умовах, і для винаходу команди існує певне благодійне використання", - сказав Поділа. "W-TENG може бути одним із чистіших способів виробництва енергії в цих районах".
Команда дослідників знову керується Маллінні, в процесі патентування W-TENG через Фонд досліджень Клемсонського університету. Професор Аппарао Рао, директор Інституту наноматеріалів Клемсона, обговорив з промисловими партнерами питання інтеграції W-TENG в енергетичні програми.
Більше того, перед тим, як розпочати промислове виробництво, Поділа заявив, що потрібно провести більше досліджень, щоб замінити тефлон більш екологічним електронегативним матеріалом. Йончанг Донг, ще один студент CNI, керував роботою з демонстрації MXene-TENG, яка була опублікована в статті в журналі Nano Energy поблизу листопада 2017 р. Герберт Белоу та Шріпарна Бхаттачар'я з CNI також проводили ці дослідження.
Чи вплине W-TENG на сферу альтернативних відновлюваних джерел енергії? Рао сказав, що це буде зводитися до економіки.
“Ми можемо дійти до цього лише як вчені; економіка повинна бути відпрацьована, щоб W-TENG був успішним », - сказав Рао.