Nanogenerátory v drevenej podlahe dokážu napájať elektroniku

ZDROJ | Matter

Využívania ľudského tela, alebo pohybu na výrobu elektriny nie je nový nápad. V minulosti sa objavili takéto riešenia na napájanie nositeľnej elektroniky, aj technológie zamerané na premenu dynamickej sily krokov na generovanie elektrickej energie.

Pozrite siElektrina z pokožky nabije mobil, či rozsvieti žiarovku

Švajčiarski vedci teraz vyvinuli high-tech technológiu pre takéto aktívne podlahy, ktorá spája účel s estetikou. Vedecký tím z ETH v Zürichu vyvinul vysoko efektívnu drevenú podlahu, ktorá dokáže pri chôdzi po nej napájať LED žiarovky, alebo malú elektroniku.

Využíva pritom triboelektrický efekt, ktorý vytvára elektrický náboj pri trení rôznych materiálov navzájom. Tento jav poznáme z fyzikálnych pokusov zo základnej školy, aj z praxe. Stačí si učesať suché vlasy plastovým hrebeňom a oboje sa nabije elektrostatickým nábojom.

Triboelektrický efekt, ktorého dobrým príkladom je statická elektrina, spôsobuje, že niektoré materiály pri oddelení od iného materiálu vytvárajú elektrický náboj. Tento jav je tiež základom inteligentnej drevenej podlahy, ktorá pozostáva z dvoch dýh z upraveného dreva s navrstvenými elektródami. Zvýšenie výkonu na požadovanú úroveň si však vyžiadalo inovácie, ktoré  pomohli prekonať obmedzenú schopnosť dreva vyrábať elektrinu.

Podľa hlavného autora výskumu Guida Panzarasa  je drevo v zásade triboneutrálne, čiže nemá žiadnu tendenciu získavať alebo strácať elektróny. Výzvou bola výroba dreva, ktoré je naopak triboelektrické.

ZDROJ | Matter

Riešenie spočívalo v potiahnutí jednej vrstvy silikónom, ktorý pri kontakte ľahko získa elektróny, a dotovanie druhej vrstvy kovovými iónmi a organickými molekulami, aby mala vyššiu tendenciu strácať elektróny. Úprava bola testovaná na rôznych druhoch dreva rezaných v rôznych smeroch, až vedci vyselektovali najefektívnejšiu možnosť – radiálne rezané smrekové drevo.

Zistili pri tom, že drevo sa stáva triboelektricky pozitívnejším, keď je modifikované zeolitickým imidazolatovým rámcom-8 (ZIF-8), kovovo-organickým rámcom (MOF), a triboelektricky negatívnejším, keď je potiahnuté polydimethylsiloxanom (PDMS). Triboelektrický nanogenerátor (TENG) vyrobený z dvoch radiálne rezaných vzoriek dreva funkcionalizovaných pomocou ZIF-8 a PDMS, môže generovať napätie naprázdno (Voc) 24,3. V a skratový prúd (Isc) 0,32 μA pri záťaži 50 N.

Schéma fungovanie dreveného nanogenerátora v podlahe.ZDROJ | Matter

Táto technológia umožnila drevu vyrábať elektrinu 80-krát efektívnejšie ako prírodné drevo a poskytovať stabilný výkon pri stálom napätí počas 1 500 cyklov. Kus podlahy z tohto materiálu o veľkosti papiera A4, dokáže vyrobiť dostatok elektrickej energie na napájanie domácich LED žiaroviek, kalkulačiek a ďalšej drobnej elektroniky.

Pozrite siSolárna cyklocesta produkuje neočakávane veľa elektriny

Vedci teraz pracujú na zdokonalení úpravy dreva tak, aby bola ekologickejšia a ľahšie sa aplikovala, čo by umožnilo komercializáciu technológie. „Drevený generátor“ zachováva prirodzený vzhľad a trvanlivosť drevených podláh, čo z neho robí zaujímavú voľbu pre dizajnérov a architektov inteligentných budov.

ZdrojNew Atlas

Komentáre k článku