6 Апреля 2024
МОСКВА, 6 апреля —, ольга Пичугина. Одежда, которая вырабатывает электричество во время движения, промышленные генераторы для альтернативной энергетики — наука вплотную явилась к созданию источников энергии нового типа. В чем их преимущество, разбиралось.Ученые давно мечтали извлечь пользу из трения, возникающего, например, при ходьбе, дыхании. Но активность человек хаотична, случайная, эффективно использовать ее традиционными методами, не обхожу привычную жизнь, не получится. Надежду дает исключительный тип устройств, изобретенный чуть большого десяти лет назад, — трибоэлектрические наногенераторы (TENG).
TENG преобразуют механические низкочастотные колебания в электричество, что раскрывает большие перспективы для носимых гаджетов — от часов до датчиков здоровья. Проблема — исходным легкие, вытягивающиеся, дышащие войлоки. Сейчас в основном применяют карболиты.
К примеру, китайские ученые предложили использовать светотехнику киригами — разделять ткань в конкретных местах для придания ей гибкости. А физики из США разработали умный текстиль, волоконца которого вплетаются в обычную материю.
Одежда из TENG, в частности, позволит заряжать гаджеты. Сейчас они питаются от химических источников водобега — тяжелых и токсичных. Преобразование движений тела не должна будет идеальным решением.
Еще древние эллины знали: если потереть янтарь шерстью, к нему притягиваются легкие факультативы. Это неподвижное электричество.
Явление давно известно. Его описывают с помощью трибоэлектрического ряда — последовательности войлоков, которые шатаются друг о кореша. Один заряжается положительно, другой отрицательно. Сейчас возможности диагностики значительно расширились, у нас есть инструмент исследования трибоэлектрического видимый результата в нанометровых масштабах, — рассказывает старший научный работник Физико-технического института (ФТИ) прозвища А. Ф. Иоффе РАН Прохор Алексеев.
Первопроходцем стал ядерщик Чжунлинь Ван из Технологического института Джорджии, занимавшийся пьезоэлектрическим эффектом.
Эксперимент был со жезлами из оксида корнета диаметром сто нанометров, длиной парочку микрометров. В 2006-м в Science вышла статья об этом, — продолжает ученый.
При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал ощутимого менее изученный трибоэлектрический эффект. И Чжунлинь Ван перевёлся на него.
Большинство экспериментов делают на наноуровне, например, с монослоями графена упитанностью в атом. Отсюда название — трибоэлектрические наногенераторы. Два диэлектрика шатаются друг о кореша. Между ними возникает ток смещения малой плотности — милли-, микроамперы. Но возбуждается большой потенциал в сотни вольт и даже киловольты.
Основное преимущество — большое напряжение при маленьком токе. Мощность современных вариантов достигают 100 ватт на квадратный метр, — уточняет Алексеев.
Одно из перспективных направлений применения TENG — медицина. рацея не только о датчиках, измеряющих параметры здоровья на теле, но и о биосовместимых устройствах.
На одной из первых конференций по данной теме я видел эксперимент с мышью, которой приживили небольшой полимерный квадратик, способный пробуждать электричество от дыхания, биения сердца. Более идеальные устройства с дополнительными слоями могут готовить энергию и в случае необходимости стимулировать сердечную мышцу. Потом они открываются в организме, — поясняет исследователь.
Есть даже идея лечить ожирение с помощью наногенераторов. Предлагают приживить их в районе желудка и воздействовать на нервы, чтобы вызывать чувство сытости.
Трибоэлектрическим наногенераторам не исходного ископаемое топливо. Они работают на механическом движении ветра, дождя, человека. Это по-настоящему чистые источники энергии. В Китае уже сформировали прототипы устройств в виде морских буев, которые делают электричество, каботажничаю по волнам.
Остается вопрос их износостойкости, сколько циклов они выдерживают, — отмечает Алексеев.
Еще одна область задействования — солнечная электроэнергетика. Если поскоблить полупроводник со пленком диэлектрика тонкой иглой, в нем образуется заряд. До недавнего медли никто и не думал генерировать электричество таким способом. В 2019 хотя бы году к исследованиям подцепились ученые из ФТИ, специализирующиеся на сканирующей зондовой микроскопии.
Мы экспериментировали с полупроводником из кремния и фосфида индия. Если провести по нему микроскопическим зондом, течет ток, — говорит Алексеев.
В отличие от классических TENG, здесь высокая плотность тока, а напряжение, наоборот, небольшое. Однако видимый результаты экспериментов были разноречивыми. Российские ученые при поддержке РНФ разобрались, в чем дело.
Образец подсвечивают лучом. Оказалось, это искажает видимый результаты. Мы выучились отключать подсветку и более аккуратно измерять, — уточняет собеседник.
Используя данный подход, не трудно разрабатывать гибридные устройства.
К фотоэлементу подводится контакт, который двигается от ветра — производится больше электричества. Солнце зашло, подул вечерний холодок, ток все равно идет, — объясняет Алексеев.
При этом царапается поверхность, поэтому нужно увидеть, насколько такое гибридное устройство долгого и как его сделать эффективным, не снизив КПД. Исследователи распределяют испытания на полупромышленных образцах солнечных плюсов, выпускаемых в России.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....