Британский Институт передовых технологий Суррея (ATI) разработал высокоэффективные гибкие наногенераторы, которые демонстрируют увеличение удельной мощности в 140 раз по сравнению с обычными наногенераторами. Исследователи ATI считают, что эта разработка может привести к созданию наноустройств, которые будут столь же эффективны, как современные солнечные батареи.
Устройства Surrey могут преобразовывать небольшое количество повседневной механической энергии, такой как движение, в значительно более высокую электрическую мощность, подобно тому, как усилитель усиливает звук в электронной системе.
В результате, благодаря новой нанотехнологии, ранняя утренняя пробежка может позволить получать достаточно электроэнергии для питания носимых электронных устройств.
Если традиционный наногенератор вырабатывает десять милливатт энергии, то новая технология может увеличить эту мощность более чем до 1000 милливатт, что делает его пригодным для сбора энергии в различных повседневных приложениях. Наногенератор ATI работает как эстафетная команда – вместо одного электрода «бегуна» он сам по себе передает заряд.
“Мечта наногенераторов - улавливать и использовать энергию от повседневных движений, таких как утренняя пробежка, механические вибрации, океанские волны или открывание двери. Ключевым новшеством нашего наногенератора является то, что мы усовершенствовали технологию с помощью 34 крошечных коллекторов энергии, используя лазерную технологию, которую можно масштабировать для дальнейшего повышения энергоэффективности”, - сказал доктор медицинских наук Деловар Хуссейн, аспирант-исследователь ATI. И добавил, что самое интересное заключается в том, что это новое маленькое устройство с высокой плотностью сбора энергии может в один прекрасный день конкурировать по мощности с солнечными батареями и использоваться для управления чем угодно - от датчиков с автономным питанием до систем "умного дома", которые работают без необходимости замены батареи.
Устройство представляет собой трибоэлектрический наногенератор (TENG), который может улавливать и превращать энергию простых повседневных движений в электричество. В них используются материалы, которые при соприкосновении становятся электрически заряженными, а затем разделяются – подобно тому, как если потереть воздушный шарик о волосы, которые прилипают из-за статического электричества.
“Вскоре мы собираемся запустить компанию, специализирующуюся на неинвазивных медицинских датчиках с автономным питанием, использующих трибоэлектрическую технологию. Подобные инновации позволят нам развивать новые направления деятельности в области устойчивых медицинских технологий, повысить чувствительность и сделать упор на промышленную масштабируемость, - сказал один из исследователей ATI Бхаскар Дудем. - Учитывая постоянно растущее развитие технологий вокруг нас, прогнозируется, что в ближайшие несколько лет у нас будет более 50 миллиардов устройств Интернета вещей (IoT), для питания которых потребуется энергия”. Исследователи ATI осознают, что для этого необходимы местные решения в области экологически чистой энергетики, и это может быть удобная беспроводная технология, которая использует энергию от любых механических движений для питания небольших устройств. Это позволяет научному и инженерному сообществу находить инновационные и устойчивые решения глобальных проблем.
“Мы невероятно взволнованы потенциалом этих наногенераторов для изменения наших представлений об энергии. Вы также можете себе представить, что эти устройства используются в автономных интеллектуальных системах на базе Интернета вещей, таких как автономные беспроводные операции, мониторинг безопасности и системы ”умного дома", или даже для поддержки пациентов с деменцией - области, в которой Университет Суррея обладает большим опытом", - сказал профессор Рави Сильва, директор Института передовых технологий (ATI) и руководитель Центра наноэлектроники.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Energy, который отметил, что огромный потенциал использования высокой энтропии и доступной в изобилии механической энергии с помощью трибоэлектрических наногенераторов (TENG) привлек значительное внимание в последние годы. Недавние достижения в области TENG для сбора голубой энергии показали большие перспективы.