Bransoletka wykonana z tkaniny utkanej ze specjalnych, zbierających energię pasm, które zbierają energię elektryczną ze słońca i ruchu. (Źródło: Georgia Tech)
Nowa tkanina jednocześnie czerpie energię ze słońca i ruchu.
Tkaniny, które mogą generować energię elektryczną z ruchu fizycznego, są w budowie od kilku lat, a to kolejny krok.
Połączenie dwóch rodzajów wytwarzania energii elektrycznej w jeden materiał tekstylny toruje drogę do opracowania odzieży, która może stanowić własne źródło energii do zasilania urządzeń takich jak smartfony czy GPS.
„Ta hybrydowa tkanina zasilająca stanowi nowatorskie rozwiązanie do ładowania urządzeń w terenie z czegoś tak prostego, jak wiatr wiejący w słoneczny dzień”, mówi Zhong Lin Wang, profesor w Szkole Materiałoznawstwa i Inżynierii Georgia Institute of Technology.
Aby wytworzyć tkaninę, zespół Wanga wykorzystał komercyjną maszynę tekstylną do splotu ogniw słonecznych zbudowanych z lekkich włókien polimerowych z opartymi na włóknach nanogeneratorach tryboelektrycznych.
Nanogeneratory tryboelektryczne wykorzystują połączenie efektu tryboelektrycznego i indukcji elektrostatycznej do generowania niewielkiej ilości energii elektrycznej w wyniku ruchu mechanicznego, takiego jak obrót, ślizg lub wibracje.
Wang przewiduje, że nowa tkanina o grubości 320 mikrometrów, spleciona ze splotami wełny, mogłaby być zintegrowana z namiotami, zasłonami lub odzieżą do noszenia.
Ubrania „kuchenne” ograniczyłyby naszą potrzebę klimatyzacji
„Tkanina jest bardzo elastyczna, oddychająca, lekka i nadaje się do wielu zastosowań” – mówi Wang.
Nanogeneratory tryboelektryczne oparte na włóknach wychwytują energię wytworzoną, gdy pewne materiały stają się naładowane elektrycznie po tym, gdy wejdą w ruch z innym materiałem. W przypadku części tkaniny zbierającej światło słoneczne zespół Wanga wykorzystał fotoanody wykonane w kształcie drutu, które można było splatać z innymi włóknami.
„Krzesło tkaniny jest wykonane z powszechnie stosowanych materiałów polimerowych, które są niedrogie w produkcji i przyjazne dla środowiska” – mówi Wang. „Elektrody są również wytwarzane w tanim procesie, co umożliwia produkcję na dużą skalę”.
W jednym ze swoich eksperymentów zespół Wanga użył tkaniny wielkości kartki papieru biurowego i przymocował ją do pręta jak małą kolorową flagę. Opuszczając szyby w samochodzie i pozwalając, by flaga powiewała na wietrze, naukowcy byli w stanie wygenerować znaczną moc z jadącego samochodu w pochmurny dzień. Naukowcy zmierzyli również moc wyjściową za pomocą kawałka o wymiarach 4 na 5 centymetrów, który ładował komercyjny kondensator 2 mF do 2 woltów w ciągu jednej minuty w świetle słonecznym i w ruchu.
„To wskazuje, że ma przyzwoitą zdolność do pracy nawet w trudnych warunkach” – mówi Wang.
Podczas gdy wczesne testy wskazują, że tkanina może wytrzymać wielokrotne i rygorystyczne użytkowanie, naukowcy będą badać jej długoterminową trwałość. Kolejne kroki obejmują również dalszą optymalizację tkaniny do zastosowań przemysłowych, w tym opracowanie odpowiedniej obudowy w celu ochrony elementów elektrycznych przed deszczem i wilgocią.
Praca ukazuje się w czasopiśmie Natura Energia.
Fundusze pochodziły z fundacji Hightower Chair, KAUST i programu „tysiące talentów” dla pioniera i jego zespołu innowacyjnego, National Natural Science Foundation of China oraz Fundamental Research Funds for the Central Universities. Wszelkie wnioski lub rekomendacje należą do autorów i niekoniecznie reprezentują oficjalne poglądy organizacji sponsorujących.
Źródło: Georgia Tech
Powiązane książki
at Rynek wewnętrzny i Amazon
