Предоставлено: CC0 Общественное достояние
В мире, жаждущем чистой энергии, инженеры создали новый материал, который преобразует простые механические вибрации вокруг нас в электричество для питания датчиков во всем, от кардиостимуляторов до космических кораблей.
Первая в своем роде новая генерирующая система, являющаяся результатом десятилетней работы исследователей из Университета Ватерлоо и Университета Торонто, компактна, надежна, недорога и очень, очень экологична.
"Наш прорыв окажет значительное социальное и экономическое воздействие за счет снижения нашей зависимости от невозобновляемых источников энергии", - сказал Асиф Хан, исследователь из Ватерлоо и соавтор нового исследования по проекту. "В данный момент нам нужны эти материалы, генерирующие энергию, более критически, чем в любое другое время в истории".
Система, разработанная Ханом и его коллегами, основана на пьезоэлектрическом эффекте, который генерирует электрический ток путем приложения давления — одним из примеров являются механические вибрации — к соответствующему веществу.
Эффект был обнаружен в 1880 году, и с тех пор ограниченное количество пьезоэлектрических материалов, таких как кварц и соли Рошели, использовались в технологиях, варьирующихся от гидролокатора и ультразвуковой визуализации до микроволновых устройств.
Проблема в том, что до сих пор традиционные пьезоэлектрические материалы, используемые в коммерческих устройствах, имели ограниченные возможности для выработки электроэнергии. Они также часто используют свинец, который Хан описывает как "вредный для окружающей среды и здоровья человека".
Исследователи решили обе проблемы.
Они начали с выращивания большого монокристалла молекулярного металлогалогенидного соединения под названием хлорид меди edabco, используя эффект Яна-Теллера, хорошо известную химическую концепцию, связанную со спонтанным геометрическим искажением кристаллического поля.
Хан сказал, что затем пьезоэлектрический материал был использован для изготовления наногенераторов "с рекордной плотностью мощности, которые могут улавливать крошечные механические колебания в любых динамических условиях, от движения человека до автомобилей", в процессе, не требующем ни свинца, ни невозобновляемой энергии.
Наногенератор крошечный — 2,5 квадратных сантиметра и толщиной примерно с визитную карточку - и может быть удобно использован в бесчисленных ситуациях. У него есть потенциал для питания датчиков в огромном количестве электронных устройств, включая миллиарды, необходимые для Интернета вещей — растущей глобальной сети объектов, оснащенных датчиками и программным обеспечением, которые подключаются и обмениваются данными с другими устройствами.
Доктор Даян Бан, исследователь из Института нанотехнологий Ватерлоо, сказал, что в будущем вибрации самолета могут питать его системы сенсорного мониторинга, или сердцебиение человека может поддерживать работу кардиостимулятора без батарей.
"Наш новый материал продемонстрировал рекордную производительность", - сказал Бан, профессор электротехники и вычислительной техники. "Это представляет собой новый путь вперед в этой области".
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Оставить комментарий:
0 comments:
Всегда рады услышать ваше мнение!