211service.com
Hibridinis nano-energijos kombainas
Nano skalės generatoriai gali paversti aplinkos mechaninę energiją – vibraciją, skysčių srautą ir net biologinį judėjimą – energijos šaltiniu. Dabar mokslininkai sujungė nanogeneratorių su saulės elementu, kad sukurtų integruotą mechaninį ir saulės energijos surinkimo įrenginį. Šis hibridinis generatorius yra pirmasis tokio pobūdžio ir gali būti naudojamas, pavyzdžiui, maitinti lėktuvo jutiklius, fiksuojant saulės šviesą ir variklio vibracijas.
Nano hibridas: Dažams jautrus saulės elementas (viršuje) ir nanogeneratorius (apačioje) naujajame įrenginyje yra ant to paties pagrindo.
Nanogeneratoriai paprastai naudoja pjezoelektrinius nanolaidelius – plaukelius primenančias cinko oksido struktūras, kurios sukuria elektrinį potencialą, kai patiriamas mechaninis įtempimas, kad būtų sukurtas nedidelis energijos kiekis. Pirmuosius tokius įrenginius pagamino Zhong Lin Wang , Georgia Tech profesorius ir instituto Nanostruktūrų apibūdinimo centro direktorius. Wang tikisi, kad nanogeneratoriai vieną dieną nebereikės implantuojamų medicininių jutiklių baterijų ir galiausiai sukurs pakankamai energijos, kad būtų galima įkrauti didesnę asmeninę elektroniką.
Palyginti su saulės elementais, nanogeneratoriai vis dar yra gana neefektyvus energijos surinkimo būdas, sako Wang, tačiau kartais saulės energijos nėra. Taigi jis bendradarbiavo su Xudong Wang Viskonsino-Madisono universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos profesoriaus asistentas, kad sukurtų naują hibridinį įrenginį.
Jis sujungia dvi anksčiau sukurtas technologijas, kurios abi remiasi cinko oksido nanolaidais, sluoksniuotame silicio substrate. Viršutinį sluoksnį sudaro plonasluoksnė saulės baterija, įterpta dažais padengtais cinko oksido nanolaidais. Didelis nanolaidelių paviršiaus plotas padidina prietaiso šviesos sugertį, o dizainas pagrįstas Peidong Yang , Kalifornijos universiteto Berklio chemijos profesorius. Apatiniame sluoksnyje yra Wang nanogeneratorius. Apatinėje silicio pusėje yra dantytas polimeru dengtų cinko oksido nanolaidelių rinkinys, panašus į dantį. Kai prietaisas yra veikiamas vibracijos, šie dantys braižo į apatinį vertikaliai išlygintą cinko oksido nanolaidų masyvą, sukurdami elektrinį potencialą.
Saulės elementą ir nanogeneratorių elektra jungia pats silicio substratas, kuris veikia ir kaip saulės elemento anodas, ir kaip nanogeneratoriaus katodas. Galima sujungti dideles saulės elementų ir nanogeneratorių grupes, tačiau jų integravimas į vieną sistemą užima mažiau vietos ir yra ekonomiškesnis. Įrenginio prototipas gali generuoti 0,6 voltų saulės energijos ir 10 milivoltų pjezoelektros galią. Nors prototipo įrenginyje buvo tik vienas nanogeneratorius, Wang tikisi padidinti galią sukurdamas įrenginius su keliais nanogeneratorių sluoksniais. Jis sako, kad tikėtina, kad pirmasis šių prietaisų panaudojimas gali būti jutikliais pakrautuose kariniuose orlaiviuose. JAV oro pajėgos neseniai paskelbė kvietimą teikti mokslinių tyrimų finansavimo pasiūlymus, susijusius su hibridiniais energijos šalinimo įrenginiais.
Charlesas brangusis , Harvardo universiteto chemijos profesorius, sako, kad Wang prietaisas yra kūrybingas ir, jo žiniomis, yra pirmasis hibridinis nanoskalės įrenginys, galintis surinkti dviejų tipų energiją. Tai ypač svarbu, nes vienas yra šviesiai aktyvus, o kitas gali dirbti tamsoje, sako Lieberis. Jis tikisi, kad Wang darbas įkvėps kitus tyrėjus sutelkti dėmesį į hibridinius nanogeneratorių įrenginius, taip pat į įrenginius, kuriuose nanogeneratoriai derinami su papildoma nano galios saugykla.