Трибоэлектрические наногенераторы – новое направление использования энергии движения человека, дождя, ветра для питания мобильных устройств. Так что недалек день, когда они зарядят смартфон от человека.
Ученые Пекинского института наноэнергетики и наносистем активно работают над разработкой трибоэлектрических наногенераторов (TENG), способных использовать для производства электроэнергии множество других источников – вибрацию автомобиля, движение человеческого тела, ветра и дождя.
Что это такое
TENG – это устройства для настоящего сбора энергии, которые используют контакт между двумя и более материалами. Поскольку нас постоянно окружает свободная и возобновляемая энергия, такие источники могут стать идеальным средством для питания мобильных устройств и автономных приложений.
Особенностью уже созданных трибоэлектрических наногенераторов является применение гибких органических материалов, которые удобно использовать для производства легких источников энергии. Уже имеются TENG, удельная плотность мощности которых может достигать 500 ВТ/м2.
Принцип работы наногенераторов заключается в том, что при контакте двух разных материалов на их противоположных сторонах возникают статические электрические заряды, которые могут передаваться во внешнюю цепь.
Поскольку заряды имеют противоположный знак, возникает разность потенциалов и, как следствие – электрический ток. Если контакт периодически прерывать и вновь создавать, то генерацию тока можно сделать постоянной.
Как создать генератор
Для этого на гибкой полимерной основе создают ячеистую наноструктуру, которая даже при легком трении генерирует электрический ток. Это позволяет использовать даже незаметные внешние движения, например дыхание или легкую вибрацию во время разговора.
Еще большую эффективность имеют трибоэлектрические наногенераторы с многослойными и волокнистыми наноструктурами. И, наконец, уже созданы гибридные генераторы, которые способны собирать энергию от разных источников – солнечную, механическую, химическую. При этом простота изготовления и легкость сборки дают огромное преимущество перед традиционными источниками энергии.
Применение графена и углеродных нанотрубок обещает уже в ближайшее время резкое повышение эффективности наногенераторов. Так что в недалеком будущем зарядные устройства для смартфонов и планшетов могут уйти в прошлое – их заменят сами владельцы и окружающая среда.