опрос на cleandex
Центр маркетинговой компетенции в области чистых технологий маркетинговой группы «Текарт»
+7 (495) 790 75 91 #133 Оставить заявку

Энергию прикосновения к сенсорному экрану используют для его подсветки

15.12.2016
Энергию прикосновения к сенсорному экрану используют для его подсветки

Инженеры из Университета штата Мичиган разработали наногенератор для автономных самозарядных устройств: он позволяет использовать энергию прикосновения к сенсорному экрану для его подсветки. Описание работы опубликовано в журнале Nano Energy.

Методы использования всевозможных форм энергии окружающей среды, которая тратится впустую, активно исследуются в последние десятилетия. Сопутствующая механическая энергия может быть обнаружена в таких незаметных процессах, как легкое дуновение ветра, движение морских волн, вращение автомобильных шин, печатание на клавиатуре. Даже базовые биологические функции организма — колебания диафрагмы или биение сердца — производят механическую работу, которую можно использовать в возобновляемых источниках энергии. Особый интерес вызывают энергонезависимые устройства, которые способны переводить остаточную энергию в электропитание для своей работы и, таким образом, работать автономно без традиционных источников питания, — они нужны для работы беспроводных сенсоров, биомедицинских имплантатов, а также носимых электронных устройств.

Как правило, такие автономные устройства базируются на пьезоэлектриках (в них электричество вырабатывается при деформации кристаллических материалов) или трибоэлектриках, производящих электричество при трении. Недостатками таких устройств считается использование тяжелых металлов, таких как свинец, и вредных веществ — например, в трибоэлектриках используются углеродные нанотрубки, известные своей токсичностью.

Поэтому инженеры решили разработать новую технологию пластичного самозаряжающегося материала, которая позволила бы создавать дешевые и биосовместимые устройства, не причиняющие вреда здоровью.

Полное название нового устройства — биосовместимый ферроэлектретный наногенератор. Он представляет собой тонкий лист из нескольких слоев полиимида, серебра и так называемого ферроэлектретного полипропилена — пористой структуры, пустоты которой имеют ориентированные магнитные диполи, обеспечивающие материалу ферроэлектрические свойства. Тонкие слои металла, покрывающие пленку полипропилена, служат электродами, и магнитные диполи в пленке индуцируют заряд противоположной полярности в каждом электроде. При деформации, например при надавливании, заряженные пустоты в слое пропилена меняют размер и, соответственно, моменты диполей. Изменение дипольных моментов направляет электроны от электрода с отрицательным зарядом к электроду с положительным зарядом, создавая разность потенциалов между электродами (генерируемое напряжение при открытом состоянии цепи) или поток заряда от одного электрода к другому (генерируемый ток при коротком замыкании).

Новый материал удваивает производимую энергию с каждым складыванием: разработчики говорят, что если сложить лист материала в несколько раз и поместить в каблуки ботинок, то энергии, производимой при ходьбе, хватит для обеспечения работы телефонной гарнитуры.

Проведенные тесты показали достаточно большую мощность нового наногенератора: тестовый образец из семи слоев размером 36 квадратных сантиметров обеспечил работу 20 светодиодов (около 3,0–3,4 вольта каждый). На основе наногенератора реализовали самозаряжаемый жидкокристаллический дисплей (LCD), который накапливает энергию за счет прикосновений к экрану, а также гибкую клавиатуру, которая производит энергию для своей работы за счет силы давления пальцев пользователя на кнопки: ее работа продемонстрирована на видео ниже.

Ученые рассчитывают, что новый наногенератор, обладая такими привлекательными свойствами, как гибкость, биосовместимость и дешевизна изготовления, станет хорошей основой для носимых или даже имплантируемых электроустройств.

Источник: N+1
Все комментарии
Комментировать
Введите число, которое видите на картинке

Чистые технологии: