„Kalnų diapazono“ efektas, kuris galėtų išvaduoti nuo tradicinių įkroviklių: mokslininkai ėmėsi labai įdomaus ir visiškai kitokio elektros generavimo būdo (4)
Tokia situacija atsitinka praktiškai kiekvienam, kuris turi išmanųjį telefoną: esame kažkur išėję viešoje vietoje ir pastebime, kad telefono baterija beveik baigia išsikrauti. Tenka skubiai ieškoti arčiausiai esančios rozetės ir laukti kol telefono baterija bus bent kiek įkrauta, kol „ištempsim“ iki vakaro.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Elektros inžinierių ir nanotechnologų komanda nori pakeisti šį masiškai žmones kankinantį reiškinį.
„Niekas nemėgsta būti pririštas prie maitinimo lizdo arba nešiotis su savimi telefono įkroviklio. Žmogaus kūnas yra gausus energijos šaltinis. Tad mes pagalvojome: Kodėl jo negalima panaudoti reikalingos energijos gamybai?“, - sako Bafalo universiteto inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokyklos elektrotechnikos profesorius, pagrindinis šio tyrimo autorius, Qiaoqiang‘as Gan‘as.
Grupė pasinaudojo vadinamuoju „triboelektriniu efektu“. Triboelektrinis įkrovimas vyksta, kai viena medžiaga susiduria su kita medžiaga. Tai sukelia elektronų praradimą ir keitimąsi. Ko gero, dauguma žmonių gyvenime patyrė triboeletrinį efektą – labiausiai paplitęs pavyzdys būtų, statinės elektros krūvis pereinantis per žmogaus kūną. Pavyzdžiaui, prisiliečiant prie durų, lango ar kitų daiktų kartais žmonės patiria labai nedidelius elektros smūgius.
Vis dėlto, siekiant užfiksuoti ir panaudoti šį triboelektrinį efektą, Bafalo universiteto ir Kinijos mokslų akademijos puslaidininkių inžinieriai pasirinko tirti šį procesą nano-lygmenyje, o ne fiksuoti didelius triboeletrinio efekto galios kiekius. Įrenginys atrodo kaip keista ir stora pagalbinė juostelė ant piršto sąnario. Jis turi du plonus aukso sluoksnius ir silikono pagrindą užpildytą polimeriniu kalcio polidimetilsiloksanu (PMDS). PMDS naudojamas įprastuose produktuose, kaip, pavyzdžiui kontaktiniai lęšiai.
Kiekvieną kartą, kai naudotojas sulenkia ir atlenkia pirštą, šiame dėvimame nano-generatoriuje yra generuojama energija. Tyrėjai šį procesą apibūdina, kaip „kalnų diapazonas“ – sulenkiant pirštą yra suspaudžiami aukso sluoksniai, o po to atpalaiduojami. Energija gaunama dėl šio „kalnų diapazono“ metu veikiamos trinties tarp aukso sluoksnių ir PMDS.
„Šis procesas sukelia elektronų judėjimą tarp aukso sluosnių. Kuo daugiau trinties, tuo didesnis energijos kiekis“, - teigia kitas tyrimo autorius, Kinijos mokslų akademijos puslaidininkių inžinierius, profesorius Yun‘as Xu‘as.
Šio tyrimo duomenimis šis įdomus įrenginys yra neįtikėtinai mažas. Tik apie 1,5 cm ilgio ir 1 cm pločio. Maksimaliai gali pasiekti 124 voltus ir 10 mikroamperų. Jo didžiausias galios tankis buvo 0,22 milivato viename kvadratiniame cm. Nors tai kol kas dar nesiekia tokio lygio, kad būtų galima įkrauti išmaniuosius telefonus, bet jau yra generuojama pakankamai energijos, kad vienu metu būtų saugiai tiekiama energija 48 mikro LED šviestuvams. Tyrėjai teigia, kad jiems tai puikiai pavyko padaryti.
Didžiausia problema su kuria susidūrė tyrėjų komanda?
Šiuo metu šią technologiją yra neįtikėtinai sunku pradėti taikyti masiškai ir, deja, bet tai dar nėra ekonomiškai patrauklu. Tad kol kas dar tenka atidėti planus, kad bus galima vieno piršto judesiais įkrauti savo išmanųjį telefoną. Bet komanda nepasiduoda ir toliau atlieka tyrimus šioje srityje.
Šiuo metu jie dirba prie išorinių nešiojamų baterijų, kuriose būtų saugoma triboelektrinių juostelių energija. Taip pat stebi, kaip didesni aukso juostelių kiekiai keičia elektros energijos pagaminimo kiekius ir tikisi, kad didesnis kiekis juostelius pagamins daugiau elektros energijos. Tyrėjai mąsto sukurti visą sistemą ir tuo pačiu sumažinti jos kaštus. Tokiu būdu pritrauktų potencialius investuotojus ir tokie įrenginiai vieną dieną atsirastų prekyboje.