Nanogeneratori za punjenje prijenosnih uređaja

Tim inženjera s nekoliko sveučilišta razvio je nešto što će u budućnosti pomoći u rješavanju problema kasnog pražnjenja prijenosnih elektroničkih uređaja poput mobitela, pametnih telefona, tableta i drugih. Naprave se mogu puniti doslovno u pokretu, eliminirajući potrebu za povezivanjem u utičnicu pomoću električne žice.

Nano-generatori ugrađeni izravno u kućište mobilnog uređaja prikupljat će i pretvarati energiju površinske vibracije, na primjer, suvozačevog sjedala u automobilu u pokretu, u električnu energiju i napuniti bateriju mobilnog uređaja, kao što je pametni telefon.

Izvanredni profesor za znanost o materijalu i inženjerstvo na Sveučilištu Wisconsin u Madisonu, Xudong Wang, vjeruje da će razvoj ove ideje dovesti do stvaranja osobne elektronike koja se samo puni.

Xudong Wang, zajedno sa svojim studentom Yanchao Maom i koautori sa Sveučilišta Sun Yat-sen u Kini i Sveučilišta Minnesota u Duluthu, SAD, opisao je svoj izum, - mezoporozno piezoelektrični nanogenerator, u članku časopisa Advanced Energy Materials za 27. siječnja 2014.

Nanogenerator u osnovi koristi piezoelektrični polimerni materijal koji se zove PVDF (poliviniliden fluorid). Piezoelektrični materijali su svojstveno sposobni stvarati električnu energiju mehaničkom silom. Oni su također mehanički deformirani pod utjecajem električnog polja.

Umjesto uobičajene deformacije ili djelovanja električnog polja, istraživači su u tanki film PVDF uključili nanočestice cinkovog oksida, što će sada omogućiti dobivanje piezoelektrični učinak čak i s laganim vibracijama kako bi se potom akumulirala električna energija.

Zatim su se nanočestice izrezale iz filma što je rezultiralo međusobno povezanim porama - „mezoporama“ - materijalom sličnim spužvi. Upravo je takav spužvasti materijal bio ključ za pretvorbu vibracijske energije. Xudong Wang kaže da što je materijal mekši, to je osjetljivije na male vibracije.

Sam nanogenerator uključuje tanke ploče elektroda s obje strane mezoporoznog polimernog filma, koje se mogu pričvrstiti na bilo koju površinu, bilo na glatku ljudsku kožu, ili na neku drugu neravnu površinu.

Ako govorimo o pametnim telefonima, masa uređaja pomoći će ojačati generiranu električnu energiju, zbog porasta pristranosti. Na primjer, osoba jednostavno hoda ili trči, a zahvaljujući tome, pametni telefon se učinkovito puni.

U budućnosti nanogeneratori mogu postati sastavni dio mnogih elektroničkih uređaja, na primjer, kao stražnja ploča ili kućište uređaja kako bi ga izravno opskrbili energijom koja je primljena od vibracija iz okoliša.

Tim vjeruje da će jednostavnost proizvodnje omogućiti razmještanje takvih postrojenja nanogeneratora do velikih veličina. Mogućnost prilagodbe mehaničkih svojstava filmova i njihov dizajn omogućit će primjenu struktura kako za napajanje telefona, tako i za autonomno napajanje senzorskih sustava.