Исследователи из Швейцарии придумали необычный способ производства энергии, который любой человек гипотетически может использовать у себя дома. Идея крайне проста — под специальное деревянное напольное покрытие, модифицированное нанокристаллами и силиконом, помещают наногенератор. И когда человек просто идет по полу, устройство преобразует механическую и тепловую энергию в электричество, которого хватит для питания светодиодных лампочек и небольшой электроники. Работа опубликована в журнале Matter.
Команда начала свою работу с создания наногенератора в деревянных полах — для этого они расположили деревянную панель между электродами. Когда человек наступает на половицу, за счет постоянного воздействия древесина получает электрический заряд, то есть наблюдается трибоэлектрический эффект. Электроны могут переходить от одного объекта к другому, вырабатывая электричество. Однако чтобы изготовить полноценный наногенератор из дерева, ученым нужно было разобраться с одной проблемой.
«Древесина в основном трибонейтральна. Это означает, что она не имеет реальной тенденции приобретать или терять электроны. Это ограничивает способность материала вырабатывать электричество, поэтому наша задача состояла в том, чтобы сделать древесину, способную притягивать и терять электроны», — объясняют исследователи.
Чтобы повысить трибоэлектрические свойства древесины, ученые покрыли один кусок дерева полидиметилсилоксаном (PDMS), силиконом, который получает электроны при контакте. На другой кусок нанесли нанокристаллы, которые образовали цеолитный имидазолатный каркас-8 (ZIF-8) — гибридную сеть ионов металлов и органических молекул. Исследователи также протестировали различные типы древесины, чтобы определить, могут ли определенные породы или направление, в котором режется древесина, влиять на ее трибоэлектрические свойства.
Специалисты обнаружили, что трибоэлектрический наногенератор, изготовленный из ели, срезанной вдоль волокон, показал наилучшие результаты. Комбинация методов предварительной обработки древесины — нанесение силикона и нанокристаллов — повысила производительность наногенератора: он вырабатывал в 80 раз больше электроэнергии, чем натуральная древесина.
Результаты также показали, что прототип деревянного пола площадью примерно как лист А4 может вырабатывать достаточно энергии для питания бытовых светодиодных ламп и небольших электронных устройств. Исследователи отмечают, что эта разработка может использоваться в качестве источника энергии в умных домах. Следующим этапом исследования будет улучшение наногенератора за счет разработки более экологичных покрытий.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
