Nanogenerátory pro nabíjení přenosných zařízení

Tým inženýrů z několika univerzit vyvinul něco, co v budoucnu pomůže vyřešit problém pozdního vybití baterií z přenosných elektronických zařízení, jako jsou mobilní telefony, smartphony, tablety a další. Gadgety lze nabíjet doslova na cestách, čímž odpadá potřeba připojení k elektrické zásuvce pomocí elektrického drátu.

Nano generátory zabudované přímo do pouzdra nebo v případě mobilního zařízení budou shromažďovat a převádět energii vibrací povrchu, jako je sedadlo spolujezdce jedoucího auta, na elektřinu a nabít baterii mobilního zařízení, jako je například smartphone.

Docent materiálových věd a inženýrství na University of Wisconsin v Madisonu, Xudong Wang, věří, že vývoj této myšlenky povede k vytvoření samonabíjecí osobní elektroniky.

Xudong Wang, spolu se svým studentem Yanchao Mao a spoluautory z Sun Yat-sen University v Číně a University of Minnesota v Duluth, USA, popsali svůj vynález, - mezoporézní piezoelektrický nanogenerátor, v článku pro časopis Advanced Energy Materials 27. ledna 2014.

Nanogenerátor v zásadě používá piezoelektrický polymerní materiál zvaný PVDF (polyvinylidenfluorid). Piezoelektrické materiály jsou ze své podstaty schopné vyrábět elektřinu mechanickou silou. Jsou také mechanicky deformovány pod vlivem elektrického pole.

Místo obvyklé deformace nebo působení elektrického pole vědci zahrnuli nanočástice oxidu zinečnatého do PVDF tenkého filmu, který nyní umožní získat piezoelektrický efekt i při malých vibracích akumulovat elektrickou energii.

Dále byly nanočástice vyleptány z filmu, což vedlo k propojeným pórům - „mesopores“ - houbou podobného materiálu. Byl to takový houbovitý materiál, který byl klíčem k přeměně vibrační energie. Xudong Wang říká, že čím měkčí materiál, tím citlivější je na malé vibrace.

Samotný nanogenerátor obsahuje tenké desky elektrod na obou stranách mezoporézního polymerního filmu, které mohou být připojeny k jakémukoli druhu povrchu, ať už je to hladká lidská kůže nebo jiný nerovný povrch.

Pokud mluvíme o smartphonech, hmotnost zařízení pomůže posílit generovanou elektrickou energii v důsledku nárůstu zkreslení. Například člověk jednoduše chodí nebo běží, a díky tomu je smartphone efektivně nabitý.

V budoucnu se nanogenerátory mohou stát nedílnou součástí mnoha elektronických zařízení, například jako zadní panel nebo pouzdro zařízení, aby jej přímo zásobovaly energií získanou z vibrací prostředí.

Tým věří, že jednoduchost výroby umožní škálování takových zařízení na výrobu nanogenerátorů na velké velikosti. Schopnost přizpůsobit mechanické vlastnosti filmů a jejich konstrukce umožní implementovat struktury jak pro napájení telefonů, tak pro autonomní napájení senzorových systémů.