Nanogeneratoriai nešiojamiesiems įrenginiams krauti

Kelių universitetų inžinierių komanda sukūrė tai, kas ateityje padės išspręsti vėlyvo akumuliatorių iškrovimo iš nešiojamųjų elektroninių prietaisų, tokių kaip mobilieji telefonai, išmanieji telefonai, planšetiniai kompiuteriai ir kiti, problemą. Programėlės gali būti įkraunamos tiesiog keliaujant, todėl nereikia jungtis prie lizdo naudojant elektros laidą.

Nano generatoriai, įmontuoti tiesiai į korpusą arba mobiliojo prietaiso atveju, surenka ir paverčia paviršiaus, pvz., Judančio automobilio keleivio sėdynės, vibracijos energiją į elektrą ir įkrauna mobiliojo prietaiso, pavyzdžiui, išmaniojo telefono, akumuliatorių.

Madisono Viskonsino universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros docentas Xudongas Wangas mano, kad plėtojant šią idėją bus sukurta savarankiškai įkraunama asmeninė elektronika.

Xudong Wang kartu su savo studentu Yanchao Mao ir bendraautoriais iš Sun Yat-sen universiteto Kinijoje ir Minesotos universiteto Dulute (JAV) aprašė savo išradimą, - mezoporinis pjezoelektrinis nanogeneratorius, žurnalo „Advanced Energy Materials“ 2014 m. sausio 27 d. straipsnyje.

Nanogeneratorius iš esmės naudoja pjezoelektrinę polimerinę medžiagą, vadinamą PVDF (polivinilideno fluoridas). Pjezoelektrinės medžiagos iš prigimties yra pajėgios gaminti elektrą mechanine jėga. Jie taip pat mechaniškai deformuojasi veikiant elektriniam laukui.

Vietoj įprastų deformacijų ar elektrinio lauko veikimo, tyrėjai įtraukė cinko oksido nanodaleles į ploną PVDF plėvelę, kuri dabar leis gauti pjezoelektrinis poveikis net esant nedidelėms vibracijoms, kaupti elektros energiją.

Tada nanodalelės buvo išgraviruotos iš plėvelės, susidarančios sujungtos poros - „mezoporos“ - į kempinę panaši medžiaga. Tai buvo tokia puri medžiaga, kuri buvo raktas į vibracijos energijos virsmą. Xudongas Wangas sako, kad kuo minkštesnė medžiaga, tuo ji jautresnė mažoms vibracijoms.

Pats nanogeneratorius apima plonas elektrodų plokšteles iš abiejų pusių mezoporinės polimerinės plėvelės, kurias galima pritvirtinti prie bet kokio paviršiaus, ar tai būtų lygi žmogaus oda, ar koks nors kitas nelygus paviršius.

Jei mes kalbėsime apie išmaniuosius telefonus, prietaiso masė padės sustiprinti generuojamą elektros energiją dėl padidėjusio šališkumo. Pavyzdžiui, žmogus tiesiog vaikšto ar bėga, ir to dėka išmanusis telefonas yra efektyviai įkraunamas.

Ateityje nanogeneratoriai gali tapti neatsiejama daugelio elektroninių prietaisų dalimi, pavyzdžiui, galiniu skydeliu ar prietaiso dėklu, tiesiogiai tiekti energiją, gaunamą iš aplinkos vibracijų.

Komanda tiki, kad gamybos paprastumas leis tokias nanogeneratorių gamyklas išplėsti iki didelių. Galimybė pritaikyti plėvelių mechanines savybes ir jų dizainą leis įgyvendinti struktūras tiek telefonams maitinti, tiek autonominėms jutiklių sistemoms maitinti.