Международная группа ученых разработала гибридный материал, который одновременно очищает воду от органических загрязнений и собирает энергию из окружающей среды.
Материал представляет собой композит в виде пленки, состоящей из двух веществ: поливинилиденфторида и наночастиц феррита висмута. Первое преобразует механические воздействия в электричество, второе работает как катализатор под действием света и магнитных полей.
Авторы разработки — специалисты из Дагестанского государственного университета, Санкт-Петербургского государственного университета, Балтийского федерального университета, Почвенного института имени Докучаева и Национального инженерного института Индии.
Испытания с распространенным промышленным красителем и органическим загрязнителем — метиленовым синим — показали, что новый материал под действием ультрафиолета разложил его с эффективностью до 97%. При ультразвуковой обработке продуктивность достигла 83%. Вблизи слабого магнитного поля (как от бытовой техники) результативность разложения составила 38%.
Важная особенность нового материала — его способность собирать и накапливать энергию. В сравнении с обычным полимером при сжатии композитная пленка выдала в 1,9 раза больше электрического напряжения. Материал также способен улавливать «паразитную» энергию от электромагнитных полей проводки, которая рассеивается вокруг работающей техники. Композит преобразует ее в полезное напряжение.
При вертикальном сжатии с силой 4,4 ньютона композит с 10-процентным содержанием поливинилиденфторида и наночастиц феррита висмута достиг пикового выходного напряжения 24 вольт и плотности мощности 12 микроватт на квадратный метр. Это позволяет использовать его в качестве автономного источника энергии.
Фарид Оруджев
Руководитель проекта, заведующий лабораторией Smart Materials Дагестанского государственного университета
По словам ученых, материал можно будет использовать как источник энергии для сенсоров вблизи оборудования с вибрационными нагрузками. Он перспективен для создания умных покрытий и мембран, способных очищать среду и одновременно обеспечивать самопитание встроенной электроники.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».