Nanogeneratorius, aplinkos virpesius verčiantis elektros energija
(0)
Turbūt reiktų paklausti, kodėl toks paprastas ir elementarus energijos išgavimo būdas išrastas tik dabar. Tačiau tikriausia, tai nuosekli nanotechnologijų vystymosi seka - visgi norint įdarbinti išorines vibracijas, kad jos gamintų elektros srovę, reikia tam naudoti nanovamzdelius. Štai taip vienos nanotechnologijos išsprendė kitas nanotechnologijų problemas - miniatiūrinių jutiklių, medicinių implantų ir kitų mini įtaisų maitinimas buvo didelė ir opi problema. Tiesiog visi dabar paplitę maitinimo šaltiniai yra per dideli, o dabar sukurtas generatorius kaip tik yra nanometrinio dydžio.
Vienas šio mini generatoriaus kūrėjų Džordžijos technologijos instituto profesorius Zhong Lin Wang mano, jog kurdami nanoprietaisus mokslininkai dar nemąsto, kaip sukurti jiems maitinimo šaltinius, o toks nanogeneratorius tam puikiai tiktų.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia
tik entuziazmo.
Generatoriaus pagrindinis elementas – vertikaliai išdėstytų cinko oksido nanostrypelių masyvas, o veikimo principas pagrįstas unikaliomis cinko oksido pjezoelektrinėmis ir puslaidininkinėmis savybėmis. Esminė savybė ta, jog nuo mechaninio poveikio pjezoelektrikai įsielektrina. Cinko oksido nanovamzdeliai gali svyruoti ir retkarčiais prisiliesti prie specialaus elektrodo, esančio viršuje, nelygaus paviršiaus. Jame yra duobutės, kuriose nanovamzdelių galai gali svyruoti. Dėl savo pjezoelektrinių savybių cinko oksido strypeliai, kai yra veikiami net ir labai menkų išorinių jėgų, palinksta ir įgyja elektros krūvį, kurį gali atiduoti, susilietę su viršutiniu elektrodu.
Aišku, kievienas nanostrypelis sukaupia nepaprastai mažą krūvį, tačiau kuomet jų yra ištisi miriardai, suminis galingumas yra jau apčiuopiamas. Kol kas jis gali sukurti tik nanoamperų stiprumo suminę srovę, tačiau skaičiavimai rodo, kad optimizavus jo parametrus, jis gali generuoti apie 4 vatų galią vienam kubiniam centimetrui, o to pakaktų įvairiems sensoriams, medicininiams implantams, ryšių ir gynybos pramonėms, mikroprietaisams ar nanorobotams.
Taigi, vos ne amžinas variklis, energiją, reikalingą elektrai generuoti, „pasiimamtis“ iš aplinkos – ultragarso bangų, mechaninių virpesių, net iš virpesių, kuriuos sukelia kraujo tekėjimas žmogaus kūne.
Idėją paversti mechaninius virpesius elektros energija greitai pasigavo kiti mokslininkai ir net kariškiai.
„Live Science“ portale pranešama, jog JAV fizikai sugalvojo būdą šilumai paversti garsu, o tada – elektros energija. Technologija leidžia panaudoti kitiems prietaisams dirbant švaistomą šilumą.
Jutos universiteto mokslininkų išradimas – cilindro formos prietaisai, telpantys delne. Jie sukonstruoti taip, kad šiltas oras kauptųsi ties nematomu „slenksčiu“, kurį peržengęs išskiria garsą – panašiai kaip grojant fleita. Tuomet garso bangos paveikia vadinamąjį pjezoelektrinį prietaisą, kuris spaudžiamas sukuria elektros srovę.
Taigi, metodas labai panašus į nanogeneratorių, tik šįsyk pagamintas prietaisas didesnių gabaritų ir tuo pačiu didesnio galingumo.
Tyrimus finansavo JAV kariuomenė, kuri tikisi panaudoti technologiją nešiojamiems energijos šaltiniams kurti. Tuo tarpu mokslininkai tikisi, kad per kelerius ateinančius metus prietaisai taps alternatyva fotoelementams, kurie Saulės šviesą paverčia elektra. Tai taip pat būtų naujas būdas vėsinti kompiuteriams arba „įdarbinti“ energijai iš atominius reaktorius vėsinančių bokštų.
Paveikslėlyje matyti pagrindiniai nanogeneratoriaus elementai:
B - ant pagrindo išauginti nanovamzdeliai
C - paviršinis elektrodas
D - generatoriaus skersinis pjūvis