Nanogeneratory do ładowania urządzeń przenośnych

Zespół inżynierów z kilku uniwersytetów opracował coś, co w przyszłości pomoże rozwiązać problem późnego rozładowania przenośnych urządzeń elektronicznych, takich jak telefony komórkowe, smartfony, tablety i inne. Gadżety można ładować dosłownie w drodze, co eliminuje potrzebę podłączenia do gniazdka za pomocą przewodu elektrycznego.

Nano generatory wbudowane bezpośrednio w obudowę lub w urządzenie mobilne będą gromadzić i przetwarzać energię wibracji powierzchni, takiej jak siedzenie pasażera jadącego samochodu, na energię elektryczną i ładować akumulator urządzenia mobilnego, takiego jak smartfon.

Profesor nadzwyczajny inżynierii materiałowej na University of Wisconsin w Madison, Xudong Wang, uważa, że ​​rozwój tej idei doprowadzi do stworzenia samozaładowczej elektroniki osobistej.

Xudong Wang wraz ze swoim studentem Yanchao Mao i współautorami z Sun Yat-sen University w Chinach oraz University of Minnesota w Duluth w USA opisali swój wynalazek - mezoporowaty nanogenerator piezoelektryczny, w artykule dla magazynu Advanced Energy Materials z 27 stycznia 2014 r.

Nanogenerator zasadniczo wykorzystuje piezoelektryczny materiał polimerowy o nazwie PVDF (fluorek poliwinylidenu). Materiały piezoelektryczne są z natury zdolne do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą siły mechanicznej. Są również odkształcane mechanicznie pod wpływem pola elektrycznego.

Zamiast zwykłego odkształcenia lub działania pola elektrycznego, naukowcy włączyli nanocząsteczki tlenku cynku do cienkiej folii PVDF, które pozwalają teraz uzyskać efekt piezoelektryczny nawet przy niewielkich wibracjach, aby następnie zgromadzić energię elektryczną.

Następnie nanocząstki wytrawiono z filmu, uzyskując połączone pory - „mezopory” - materiał podobny do gąbki. Był to taki gąbczasty materiał, który był kluczem do konwersji energii wibracyjnej. Xudong Wang mówi, że im bardziej miękki materiał, tym bardziej jest wrażliwy na małe wibracje.

Sam nanogenerator zawiera cienkie płytki elektrod po obu stronach mezoporowatej folii polimerowej, którą można przymocować do dowolnej powierzchni, gładkiej ludzkiej skóry lub innej nierównej powierzchni.

Jeśli mówimy o smartfonach, masa urządzenia pomoże wzmocnić generowaną energię elektryczną, ze względu na wzrost obciążenia. Na przykład osoba po prostu chodzi lub biegnie, dzięki czemu smartfon jest skutecznie ładowany.

W przyszłości nanogeneratory mogą stać się integralną częścią wielu urządzeń elektronicznych, na przykład jako panel tylny lub obudowa urządzenia, w celu bezpośredniego dostarczania energii odbieranej z wibracji otoczenia.

Zespół uważa, że ​​prostota produkcji pozwoli na skalowanie takich instalacji nanogeneratorów do dużych rozmiarów. Możliwość dostosowania właściwości mechanicznych filmów i ich konstrukcji umożliwi wdrożenie struktur zarówno do zasilania telefonów, jak i do autonomicznego zasilania systemów czujników.