Представьте себе, что кричалки болельщиков во время футбольного матча или, например, хаос звуков на огромном музыкальном фестивале могут служить благой цели – пополнять заряд вашего мобильного устройства.
После нашего последнего экспериментального проекта, в рамках которого мы смогли подзарядить смартфон при помощи молнии, мы решили пойти дальше и покорить звук. О том, что из этого получилось, читайте в нашем пятничном посте.
В нашем новом эксперименте мы объединились с докторами наук Джо Бриско (Joe Briscoe) и Стивом Данном (Steve Dunn) из Лондонского университета королевы Марии (да, это британские ученые, нет, они настоящие) для того, чтобы создать прототип мобильного наногенератора, который использовал бы фоновый шум (звук дорожного движения, музыку или наши собственные голоса) для зарядки мобильных устройств.
Нам предстояло много работы с материалами, которые в тысячу раз тоньше обычного человеческого волоса. Для многих не секрет, что при таких размерах они могут иметь довольно необычные свойства — например, изменять цвет, прочность или стать более химически активными. Наноматериалы также более пригодны для преобразования энергии движения или вибрации в электричество — а это именно то самое качество, которое необходимо нам при работе со звуком.
Именно поэтому основным компонентом нашего наногенератора стал оксид цинка — пьезоэлектрический материал, имеющий особую кристаллическую структуру, растяжение или сжатие которой приводит к возникновению электрического напряжения.
Многим из вас знакомо это свойство – оно применяется в безкремневых зажигалках (нажатие на кнопку с пьезоэлементом приводит к созданию искры, которая и поджигает газ). Мы использовали тот же самый принцип, но только для того, чтобы создать устройство, способное зарядить аккумулятор телефона.
Нужно отметить, что мы обратились Бриско и Данну не случайно – они обладают обширной экспертизой в области наноматериалов и их применении в энергетике, и в последние несколько лет активно изучают свойства оксида цинка. Мы были настолько вдохновлены их идеями, что не могли упустить шанс провести совместный эксперимент.
В рамках проекта из оксида цинка были созданы наностержни или нанопроволоки, которые в последствии можно было наносить практически на любые поверхности. При деформации или изгибе такой поверхности наностержни генерируют высокое напряжение. Большая чувствительность позволит таким пластинам реагировать на вибрации от любых звуковых волн, даже от голоса. Оставалось только заключить нанотрубки в одну электрическую цепь, и мы готовы были получить новый тип зарядных устройств.
Для создания опытного образца наногенератора, команда разработала специальный технический процесс, позволяющий распылять слой нанотрубок из оксида цинка на пластиковую поверхность. Затем, получившийся лист был нагрет до 90°по цельсию для того, чтобы наностержни равномерно распределились по поверхности.
Также, при работе над наногенератором Джо и Стив в качестве альтернативы проводникам из золота предложили способ, в котором используется дешевая алюминиевая фольга.
В результате эксперимента мы получили устройство, которое может генерировать до 5 вольт, что вполне достаточно для подзарядки смартфона. Еще одним достоинством являются его габариты: по длине и ширине оно равно нашему смартфону Lumia 925.
Конечно, в данный момент это лишь прототип, но он смог немного приблизить будущее, в котором нам не придется искать зарядное устройство, чтобы подзарядить свой смартфон. Достаточно будет на него наорать.
Автор: nokiaman
