Clemsonin Nanomaterial's Institute (CNI) -tutkijat ovat yksi askel lähemmäs maailman langatonta virtaa käyttämällä triboelectricityä, vihreää energialähdettä
Noin vuosi sitten CNI: n fyysikkoryhmä keksi erittäin yksinkertaisen triboelektrisen nanogeneraattorin (U-TENG). Muovista ja teipistä valmistettu U-TENG on pieni laite, joka tuottaa sähköä liikkeestä ja tärinästä. Taputtamalla tai naputtamalla jalkoja se synnytti jännitteen, jonka ulkoinen piiri edelleen vastaanottaa ja joka varastoituu kondensaattoriin tai akkuun, kunnes se latautuu.
Noin yhdeksän kuukautta myöhemmin tutkijat julkaisivat paperin Advanced Energy Materials -lehdessä, jossa todettiin tekevänsä langattoman TENG- tai W-TENG-lehden. W-TENG: n valmistavat myös samat U-TENG: n tutkijat. W-TENG: ssä muovi korvataan grafeenilla (yksi kerros grafiitti lyijyä) ja polymaitohapolla (PLA). PLA pystyy paremmin erottamaan positiiviset ja negatiiviset varaukset, mutta ei johtamaan sähköä, koska tämä tutkija yhdistää sen grafeeniin. Kapton-teippi, joka on U-TENG: n sähkönsiirtomateriaali, vaihdetaan teflonin kanssa W-TENG: ssä.
Saatuaan grafeenia "sonikaation" ja PLA-kuidun avulla ja täyttäen sen 3D-tulostimeen, he tekivät onnistuneesti W-TENG: n.
"Käytämme teflonia, koska siinä on paljon fluoriryhmiä, jotka ovat erittäin elektronegatiivisia, kun taas grafeeni-PLA on erittäin elektropositiivista. Se on hyvä tapa rinnastaa ja luoda suuria jännitteitä ”, kertoi tutkimuksen vastaava kirjoittaja ja Clemsonin fysiikan apulaisprofessori Ramakrishna Podila.
W-TENG pystyy tuottamaan enintään 3 000 volttia, mikä riittää 25 tavallisen pistorasian tai nestekidenäytön virran kytkemiseen. Korkean jännitteen vuoksi W-TENG tuottaa ympärilleen sähkökentän, joka voidaan tunnistaa langattomasti. Joten langaton sähkö voidaan tallentaa kondensaattoriin ja paristoihin.
”Se ei voi antaa sinulle vain energiaa, mutta voit käyttää sähkökenttää myös aktivoituna kaukosäätimenä. Voit esimerkiksi napauttaa W-TENG: ää ja käyttää sen sähkökenttää 'painikkeena' autotallin oven avaamiseen, tai voit aktivoida turvajärjestelmän - kaikki ilman akkua, passiivisesti ja langattomasti ", kertoi Sai Sunil Mallineni. tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja ja tohtori fysiikan ja tähtitieteen opiskelija.
W-TENGillä on runsaasti sovelluksia, kuten avaruudessa, keskellä merta tai jopa taistelukentällä. "Useat kehitysmaat vaativat paljon energiaa, vaikka meillä ei ehkä ole pääsyä paristoihin tai pistorasioihin tällaisissa olosuhteissa, ja joukkueen keksinnölle on selvä hyväntekeväisyyskäyttö", Podila sanoi. "W-TENG voisi olla yksi puhtaimmista tavoista tuottaa energiaa näillä alueilla."
Tutkijaryhmää ohjaa jälleen Mallineni, patentoidessaan W-TENG: tä Clemson University University Foundation -säätiön kautta. Clemson Nanomaterials Institute -instituutin johtaja professori Apparao Rao keskusteli teollisuuskumppaneiden kanssa W-TENG: n integroimisesta energiasovelluksiin.
Lisäksi ennen teollisen tuotannon aloittamista Podila sanoi, että on tehtävä lisää tutkimuksia vaihtaakseen teflonin ympäristöystävällisemmällä elektronegatiivisella materiaalilla. Yongchang Dong, toinen CNI: n opiskelija, johti MXene-TENG: n esittelyä, joka julkaistiin Nano Energy -lehden artikkelissa lähellä marraskuussa 2017. Myös Herbert Behlow ja Sriparna Bhattacharya CNI: stä antavat näille tutkimuksille.
Voiko W-TENG vaikuttaa vaihtoehtoisten, uusiutuvien energialähteiden alueeseen? Rao sanoi, että se tulee talouteen.
"Voimme viedä sen vain niin pitkälle kuin tutkijat; talouden on ratkaistava, jotta W-TENG onnistuu ”, Rao sanoi.