Это идея, лежащая в основе совместного исследовательского проекта, возглавляемого Университетом Буффало и Институтом полупроводников (IoP) Китайской академии наук (CAS). Вкладка — трибоэлектрический наногенератор — описана в исследовании, опубликованном 31 января в журнале Nano Energy.«Никому не нравится быть привязанным к розетке или таскать с собой портативное зарядное устройство. Человеческое тело — обильный источник энергии.
Мы подумали:« Почему бы не использовать его для производства нашей собственной энергии? », — говорит ведущий автор Цяоцян Ган, доктор философии. , доцент кафедры электротехники Школы инженерных и прикладных наук UB.Трибоэлектрический заряд происходит, когда определенные материалы становятся электрически заряженными после контакта с другим материалом. В большинстве случаев статическое электричество является трибоэлектрическим.
Исследователи предложили множество наногенераторов, использующих трибоэлектрический эффект; однако большинство из них трудны в изготовлении (требуют сложной литографии) или не рентабельны. Вкладка, которую разрабатывают команда UB и CAS, решает обе эти проблемы.Он состоит из двух тонких слоев золота, между которыми находится полидиметилсилоксан (также называемый PDMS, полимер на основе кремния, используемый в контактных линзах, Silly Putty и других продуктах).
Ключ к устройству заключается в том, что один слой золота растягивается, заставляя его смяться при высвобождении и создать нечто похожее на миниатюрный горный хребет. Когда эта сила применяется повторно, например, из-за сгибания пальца, движение приводит к трению между слоями золота и PDMS.
«Это заставляет электроны перемещаться вперед и назад между слоями золота. Чем больше трение, тем большее количество энергии вырабатывается», — говорит другой ведущий автор, Юнь Сюй, доктор философии, профессор IoP в CAS.В исследовании описывается небольшая вкладка (1,5 сантиметра в длину и 1 сантиметр в ширину).
Он выдавал максимальное напряжение 124 вольт, максимальный ток 10 микроампер и максимальную плотность мощности 0,22 милливатта на квадратный сантиметр. Этого недостаточно, чтобы быстро зарядить смартфон; однако одновременно загорелось 48 красных светодиодов.Соавторы исследования: Хуамин Чен из IoP и CAS; и Нан Чжан, аспирант UB.Поскольку вкладку легко изготовить, Чжан возглавляет команду студентов UB, которой поручено улучшить производительность вкладки.
Команда планирует использовать более крупные куски золота, которые, как ожидается, при растяжении и складывании дадут еще больше электроэнергии.Исследователи также работают над разработкой портативной батареи для хранения энергии, производимой вкладкой.
Они предполагают, что система будет служить источником питания для различных носимых и автономных электронных устройств.