В России создан макет наногенератора для преобразования движений человеческого тела или шума в электричество. Технология Южного федерального университета приближает создание носимых устройств с автономными источниками питания.
Прототип генератора представляет собой твердую подложку из кремния размером пять на пять миллиметров. Снизу на нее нанесен электрод, на котором ученые вырастили «лес» из углеродных нанотрубок. Над ними на небольшом расстоянии размещен второй электрод, закрепленный на специальных диэлектрических подпорках. Верхний элемент лишь слегка касается нанотрубок, что позволяет им свободно вибрировать от внешних воздействий — шума, движений тела.
Так ученые получили пьезоэлектрический генератор. В такой системе внешние вибрации — шаги, движения тела или звуковые колебания — вызывают деформацию углеродных нанотрубок. При их изгибе возникает электрический заряд, который снимается с электродов. Одна нанотрубка вырабатывает совсем небольшую мощность, однако при объединении множества таких элементов генераторы можно масштабировать и использовать для питания маломощной электроники, например электронных часов.
Перспективы разработки очень широкие: от биомедицинских применений до автономных систем, в частности, питания нейроморфных плат. Наша технология позволяет повысить энергоэффективность и значительно уменьшить габариты и вес источников питания.
Марина Ильина
Профессор дивизиона «Электроника» Передовой инженерной школы ЮФУ
Отметим, что в мире продолжается поиск материала, который идеально реализовал бы концепцию пьезоэлектрического наногенератора. Как заявляют ученые ЮФУ, углеродные нанотрубки по совокупности параметров превосходят большинство конкурентов. К их преимуществам относятся уникальные механические свойства, пьезоэлектрический коэффициент, биосовместимость, возможность масштабирования технологии для получения целого ряда микро- и наноустройств.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».