"To ty będziesz następnym źródłem energii dla twojego gadżetu" - przekonują na stronie internetowej czasopisma "Nano Energy" naukowcy z University at Buffalo i Instytutu Półprzewodnictwa Chińskiej Akademii Nauk. W swojej publikacji opisują nanogenerator, który do wytwarzania energii wykorzystuje tak zwany efekt tryboelektryczny. Do ładowania swojego smartfona będziesz musiał co najwyżej... poruszać palcem.
Efekt tryboelektryczny pozwala na wytworzenie ładunku przez kontakt materiałów o odpowiednio różniących się od siebie właściwościach. Jeden z nich musi być tak zwanym donorem elektronów, musi mieć skłonność do ich oddawania, drugi musi być akceptorem, gotowym by je przyjmować. W normalnych warunkach materiały te rozdziela izolator, po ich zetknięciu dochodzi do przeniesienia ładunku z jednego materiału na drugi. Kiedy materiały zostaną rozdzielone ponownie, generator magazynuje pewną energię i po połączeniu z elektrodami jest gotowy do jej przekazania w postaci prądu. Do powtarzania zabiegu łączenia i rozdzielania materiałów potrzebna jest energia, którą możemy zapewnić sami. Efekt tryboelektryczny pojawia się też, gdy materiały elektryzują się w wyniku tarcia o inne materiały.
"Nikt z nas nie lubi być uzależnionym od źródła prądu, czy nosić ze sobą powerbanku. Nasze ciało samo jest znakomitym źródłem energii. Zadaliśmy sobie więc pytanie, dlaczego nie wykorzystać go do wytwarzania prądu" - mówi prof. Qiaoqiang Gan z UB School of Engineering and Applied Sciences. Oczywiście autorzy tej pracy nie są pierwszymi, którzy takie pytanie sobie zadali, próby wykorzystania tej metody trwają od dawna, ich praca przynosi tu jednak interesujące postępy.
Dotychczasowe próby wykorzystania efektu tryboelektrycznego rozbijały się albo o koszty, albo o trudności wytworzenia odpowiednich układów. Metoda badaczy z UB i CAS rozwiązuje oba problemy. Prototypowy nanogenerator składa się z dwóch cienkich pasków złota, rozdzielonych polimerem PDMS, polidimetylosiloksanem, stosowanym miedzy innymi do wytwarzania soczewek kontaktowych. Jeden z pasków złota jest naciągnięty, co sprawia, że po zwolnieniu silnie się fałduje. Kiedy taki układ zginamy, nawet samym palcem, dochodzi do tarcia między paskami złota i PDMS, co prowadzi do wytwarzania energii. "Elektrony przeskakują między paskami złota, a im więcej tarcia tym więcej magazynowanej w ten sposób energii" - dodaje współautor pracy, prof. Yun Xu z CAS.
Autorzy publikacji piszą, że z pomocą zestawu pasków o długości 1,5 cm i szerokości 1 cm można było wytworzyć napięcie nawet 124 voltów, maksymalny prąd o natężeniu 10 mikroamperów. Gęstość energii na poziomie 0,22 miliwatów na centymetr kwadratowy nie pozwoliła co prawda szybko ładować smartfona, ale wystarczyła do zasilania 48 czerwonych diod LED równocześnie. Rozwój tej technologii daje nadzieję, że będziemy w stanie zdobyć się na pewną energetyczną niezależność, choć za cenę większego wysiłku fizycznego. Może już niedługo...
(ag)
