Пожалуй, именно, так в двух словах можно охарактеризовать новую совместную разработку китайских и американских учёных. На волне бума альтернативной энергетики, в частности, ветровой, предложенная идея не является такой уж экзотической и нереальной.
Трибоэлектрический эффект – довольно интересное природное явление, заключающееся в том, что при трении двух материалов или веществ (например, с разной плотностью) между ними происходит разделение зарядов. Все мы, наверняка, прекрасно помним школьные опыты по физики, когда стеклянная палочка, натёртая мехом, отклоняет висящие полоски бумаги. Аналогичный примеры – опыты от канала «Простая Наука» Bredun:
Или вот ещё:
Конечно, полярность, количество заряда и разность потенциалов зависит от многих параметров: влажности, температуры, природы используемых материалов и так далее. Для кого-то это просто забавный эксперимент, а для кого-то – серьёзная наука, подкреплённая теорией, формулами и опытами.
Вооружившись этим знанием американским (Georgia Institute of Technology) и китайским (Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems) учёным было сконструировано небольшое устройство (2.5x2.5x22 см), позволяющее получать напряжение до 100 В при токе до 1.6 мкрА (микроА). Что в сумме даёт около 0.1 мВт мощности. По заверениям авторов работы этого количества электроэенергии вполне хватает, чтобы зажечь несколько светодиодов.
Идея разработки очень проста: между двумя металлическими пластинами закреплена тонкая полимерная плёнка из фторированного полиэтилен-пропилена, которая может свободно перемещаться между ними:
Созданное устройство на основе трибоэлектрического эффекта: a) схема устройства; b-d) фотографии генератора; характеристики одного (e) и четырёх генераторов (f), g-h) демонстрация работы на примере LED.
Как пишут сами авторы: «Используя сразу два эффекта – трибоэлектрический и электростатический – периодическое изменение расстояния между двумя алюминиевыми пластинами и полимерной плёнкой приводит к транспорту зарядов между алюминиевыми электродами и землёй, что, в свою очередь, даёт ток электронов во внешней цепи.
Схематическое изображение процесса выработки электричества с помощью трибоэлектрического наногенератора
Другим применением данного устройства, вполне вероятно, могут стать дистанционные датчики измерения скорости ветра для установки в труднодоступных районах (в горах или пустынях, например). При этом такие датчики сами будут обеспечивать себя электроэнергией: за счёт небольшой аккумуляторной батареи можно накопить достаточно энергии для считывания скорости ветра и сохранения и/или передачи данных.
Одно из потенциальных применений: портативные, дешёвые и автономные станции измерения скорости ветра
Видео работы устройства можно скачать тут.
Статья опубликована в журнале ACS Nano.
Автор: Tiberius
