Smarte enheter vil snart trykke sine menneskelige eiere på å trekke ut energi

Klar for maskiner for å høste strømmen? Det høres ut som en ide dratt rett fra Matrisen, men et team av forskere har utviklet en måte å produsere enda mer effektive triboelektriske nanogeneratorer - miniatyr enheter som kan samle energi fra menneskelig bevegelse og kilder som vind og bølge. Oppdagelsen kunne bane vei for gadgets for å drive seg selv ved å mate sine menneskelige eiere.

Et team fra University of Surrey's Advanced Technology Institute deles videre i TENGs, et konsept som først ble skissert i et papir fra 2012 som en måte å bruke de små mengdene elektrisitet produsert gjennom hverdagens friksjon mellom objekter for å gi kraft. Resultatene ble publisert i tidsskriftet Avanserte energimaterialer på tirsdag og annonsert på torsdag.

"Denne teknologien demonstrerer potensialet for å drive små og slanke smart og bærbare enheter i nær fremtid, forteller en talsmann for universitetet Omvendt. "TENGer kan kobles til klær, eller kan til og med bygges med tekstilfibre og stoffer som kan brukes til å fange opp strøm fra vår bevegelse og bærbare og bærbare elektronikk og medisinske sensorer etc. Det kan også være mulig å designe disse enhetene som kunstige (sekundære) skinn, og bruk som en bærbar kraftgenerator og en sensor."

"En verden der energi er fri og fornybar er en årsak til at vi er ekstremt lidenskapelige her på ATI (og University of Surrey) - TENGer kan spille en viktig rolle for å gjøre denne drømmen til en realitet," Ravi Silva, direktør for ATI, sa i en uttalelse. "TENG-er er ideelle for å drive wearables, internett av ting enheter og selvdrevne elektroniske applikasjoner. Denne forskningen setter ATI i en verdensledende posisjon for å designe optimerte energisøkere."

Tidligere implementeringer har skapt generatorer som utnytter kraften fra å bøye en finger, og produserer 0,22 milliwatt per kvadratcentimeter, nok til å telle 48 røde lysdioder. Den nye forskningen skisserer instruksjoner for hvordan man bygger de mest effektive TENG-ene, som dokumentet beskriver som "enkel konstruksjon, lav kostnad, høy effekt og fleksible og bærbare egenskaper."

"Effektutgangen til den triboelektriske nanogeneratoren (TENG) avhenger av en rekke parametere som størrelse, materialer, form og bevegelsesinngang, forteller en talsmann for universitetet Omvendt. "Med tanke på en grunnleggende enhet, kan alt fra 1 milli watt til rundt 1 watt eller høyere topputgangseffekt oppnås under lavfrekvensbevegelser (<5 Hz). Dette kan forbedres vesentlig ved å legge nanomaterialer og nanopartikler til triboelektriske overflater, samt ved å bruke høyfrekvente (hurtige) bevegelser for å betjene TENG-enhetene, for eksempel vibrasjon av maskiner, bevegelse av et kjøretøy osv.

Forskningen kan bane vei for nye implementeringer av teknologien.

"Jeg er veldig spent på denne nye studien som omdefinerer måten vi forstår energihøsting på," sa Ishara Dharmasena, doktorand og ledende forsker på prosjektet, i en uttalelse. "De nye verktøyene som er utviklet her, vil hjelpe forskere over hele verden til å utnytte det sanne potensialet for triboelektriske nanogeneratorer, og å designe optimaliserte energihøstingsenheter for tilpassede applikasjoner.