Наногенератори за зареждане на преносими устройства

Екип от инженери от няколко университета разработи нещо, което в бъдеще ще помогне за решаването на проблема с късното разреждане на батерии от преносими електронни устройства, като мобилни телефони, смартфони, таблети и други. Приспособленията могат да се зареждат буквално в движение, което премахва необходимостта от свързване към контакт с електрически проводник.

Нано генераторите, вградени директно в кутията или в случай на мобилно устройство, ще събират и преобразуват енергията на вибрациите на повърхността, като пътническата седалка на движеща се кола, в електричество и ще зареждат батерията на мобилно устройство, като смартфон.

Доцент по материалознание и инженерство в Университета на Уисконсин в Мадисън, Ксудонг Ванг, смята, че развитието на тази идея ще доведе до създаването на самозареждаща се лична електроника.

Xudong Wang, заедно със студента си Yanchao Mao и съавтори от университета Sun Yat-sen в Китай и от Университета на Минесота в Дулут, САЩ, описаха своето изобретение, - мезопори пиезоелектричен наногенератор, в статия за списание Advanced Energy Materials от 27 януари 2014 г.

Наногенераторът използва основно пиезоелектричен полимерен материал, наречен PVDF (поливинилиден флуорид). Пьезоелектрическите материали по своята същност са способни да генерират електричество чрез механична сила. Те също се механично деформират под въздействието на електрическо поле.

Вместо обичайната деформация или действието на електрическо поле, изследователите включиха наночастиците от цинков оксид в тънкия филм PVDF, който вече ще позволи получаването пиезоелектричен ефект дори и с леки вибрации, за да натрупате електрическа енергия.

След това наночастиците се изрязват от филма, което води до взаимосвързани пори - "мезопори" - материал, наподобяващ гъба. Именно такъв гъбен материал беше ключът към преобразуването на вибрационната енергия. Xudong Wang казва, че колкото по-мек е материалът, толкова по-чувствителен е към малки вибрации.

Самият наногенератор включва тънки плочи от електроди от двете страни на мезопорест полимерен филм, който може да бъде прикрепен към всякакъв вид повърхност, било то гладка човешка кожа или друга неравна повърхност.

Ако говорим за смартфони, масата на устройството ще помогне за укрепване на генерираната електрическа енергия, поради увеличаването на пристрастия. Например човек просто ходи или тича и благодарение на това смартфонът се зарежда ефективно.

В бъдеще наногенераторите могат да станат неразделна част от много електронни устройства, например като заден панел или калъф на устройството, за да го доставят директно с енергия, получена от вибрации на околната среда.

Екипът вярва, че простотата на производството ще позволи мащабирането на такива наногенераторни инсталации до големи размери. А възможността за персонализиране на механичните свойства на филмите и техния дизайн ще даде възможност за реализиране на структури както за захранване на телефоните, така и за автономно захранване на сензорните системи.