Разработаны высокоэффективные гибкие наногенераторы

Институт передовых технологий Суррея (ATI) разработал высокоэффективные гибкие наногенераторы, которые демонстрируют 140-кратное увеличение плотности мощности по сравнению с обычными наногенераторами. Исследователи ATI считают, что эта разработка может проложить путь к созданию наноустройств, которые будут столь же эффективны, как современные солнечные элементы.

Устройства могут преобразовывать небольшое количество повседневной механической энергии, такой как движение, в значительно большее количество электроэнергии, подобно тому, как усилитель усиливает звук в электронной системе. Например, если традиционный наногенератор вырабатывает 10 милливатт энергии, эта новая технология может увеличить эту мощность до более чем 1000 милливатт, что сделает его пригодным для сбора энергии в различных повседневных приложениях.

Наногенератор ATI работает как эстафетная команда – вместо одного электрода (бегуна) энергия (заряд) передается сама по себе. Каждый бегун собирает эстафетную палочку (заряд), добавляет еще, а затем передает все эстафетные палочки следующему бегуну, увеличивая общую энергию, которая собирается в процессе, называемом эффектом регенерации заряда.

Ведущий автор исследования из Университета Суррея, доктор медицинских наук Деловар Хуссейн, сказал:

“Мечта о наногенераторах — улавливать и использовать энергию от повседневных движений, таких как утренняя пробежка, механические вибрации, океанские волны или открывание двери. Ключевое новшество нашего наногенератора заключается в том, что мы усовершенствовали технологию с помощью 34 крошечных коллекторов энергии с использованием лазерной технологии, которую можно масштабировать для дальнейшего повышения энергоэффективности.

“Что действительно интересно, так это то, что наше маленькое устройство с высокой плотностью сбора энергии однажды сможет соперничать по мощности с солнечными панелями и может использоваться для управления чем угодно, от датчиков с автономным питанием до систем умного дома, которые работают без необходимости замены батареек ”.

Устройство представляет собой трибоэлектрический наногенератор (TENG) – устройство, которое может улавливать и преобразовывать энергию от простых повседневных движений в электричество. В их работе используются материалы, которые становятся электрически заряженными при соприкосновении, а затем отделяются – подобно тому, как вы трете воздушный шарик о волосы, и он прилипает из-за статического электричества.

Изображение; ScienceDirect

Доктор Бхаскар Дудем, соавтор исследования из Университета Суррея, сказал:

“Вскоре мы собираемся запустить компанию, специализирующуюся на автономных неинвазивных медицинских датчиках с использованием трибоэлектрической технологии. Подобные инновации позволят нам развивать новые направления в области устойчивых технологий здравоохранения, повысить чувствительность и подчеркнуть промышленную масштабируемость ”.

Профессор Рави Сильва, соавтор исследования и директор Института передовых технологий при Университете Суррея, сказал:

“С учетом постоянно расширяющихся технологий вокруг нас, прогнозируется, что в ближайшие несколько лет у нас будет более 50 миллиардов устройств Интернета вещей (IoT), для питания которых потребуется энергия. Необходимы местные решения в области экологически чистой энергетики, и это может быть удобная беспроводная технология, которая использует энергию от любых механических движений для питания небольших устройств. Это дает научному и инженерному сообществу возможность найти инновационные и устойчивые решения глобальных проблем ”.

“Мы невероятно взволнованы потенциалом этих наногенераторов изменить наше представление об энергии. Можно также представить, что эти устройства будут использоваться в интеллектуальных системах с автономным питанием на основе Интернета вещей, таких как автономные беспроводные операции, мониторинг безопасности и системы умного дома, или даже для поддержки пациентов с деменцией — области, в которой Университет Суррея обладает большим опытом ”.