Nanoģeneratori portatīvo ierīču uzlādēšanai

Vairāku universitāšu inženieru komanda ir izstrādājusi kaut ko tādu, kas nākotnē palīdzēs atrisināt problēmu ar novēlotu akumulatoru izlādi no pārnēsājamām elektroniskām ierīcēm, piemēram, mobilajiem telefoniem, viedtālruņiem, planšetdatoriem un citām. Sīkrīkus var uzlādēt burtiski ceļā, novēršot nepieciešamību pieslēgties pie kontaktligzdas, izmantojot elektrisko vadu.

Nano ģeneratori, kas iebūvēti tieši korpusā vai mobilās ierīces gadījumā, savāc un pārveido virsmas, piemēram, braucošas automašīnas pasažiera sēdekļa, vibrācijas enerģiju elektrībā un uzlādē mobilās ierīces, piemēram, viedtālruņa, akumulatoru.

Medisonas Viskonsinas universitātes Materiālu zinātnes un inženierzinātņu asociētais profesors Ksongs Vangs uzskata, ka šīs idejas attīstīšana radīs pašuzlādējamu personālo elektroniku.

Kudongs Vangs kopā ar savu studentu Yanchao Mao un līdzautoriem no Sun Yat-sen universitātes Ķīnā un Minesotas universitātes Dulutā, ASV, aprakstīja savu izgudrojumu, - mezoporu pjezoelektriskais nanoģenerators, žurnāla Advanced Energy Materials rakstā 2014. gada 27. janvārī.

Nanoģeneratorā pamatā tiek izmantots pjezoelektrisks polimēra materiāls, ko sauc par PVDF (polivinilidēna fluorīds). Pjezoelektriski materiāli pēc savas būtības spēj radīt elektrību ar mehānisku spēku. Arī elektriskā lauka ietekmē tie tiek mehāniski deformēti.

Parastās deformācijas vai elektriskā lauka darbības vietā pētnieki PVDF plānā plēvē iekļāva cinka oksīda nanodaļiņas, kas tagad ļaus iegūt pjezoelektriskais efekts pat ar nelielu vibrāciju, lai pēc tam uzkrātu elektrisko enerģiju.

Pēc tam nanofilmas tika kodinātas no plēves, iegūstot savstarpēji savienotas poras - “mezoporus” - sūklim līdzīgu materiālu. Tas bija tik pinkains materiāls, kas bija atslēga vibrācijas enerģijas pārvēršanai. Ksudongs Vangs saka, ka, jo mīkstāks ir materiāls, jo jutīgāks tas ir pret nelielām vibrācijām.

Pati nanoģeneratorā ir plānas elektrodu plāksnes abās pusēs no mezopora polimēra plēves, ko var piestiprināt pie jebkura veida virsmas, vai tā būtu gluda cilvēka āda vai kāda cita nelīdzena virsma.

Ja mēs runājam par viedtālruņiem, tad ierīces masa palīdzēs stiprināt radīto elektrisko jaudu, jo palielinās novirzes. Piemēram, cilvēks vienkārši staigā vai skrien, un, pateicoties tam, viedtālrunis tiek efektīvi uzlādēts.

Nākotnē nanoģeneratori var kļūt par daudzu elektronisko ierīču neatņemamu sastāvdaļu, piemēram, kā aizmugurējais panelis vai ierīces korpuss, lai tieši piegādātu tai enerģiju, kas saņemta no vides vibrācijām.

Komanda uzskata, ka ražošanas vienkāršība padarīs šādas nanoģeneratoru ražotnes lielām. Un spēja pielāgot filmu mehāniskās īpašības un to dizainu ļaus īstenot struktūras gan tālruņu barošanai, gan sensoru sistēmu autonomai barošanai.