211service.com
Nemokama elektra iš nano generatorių
Šiandienos nešiojama elektronika (išskyrus savaime susisukančius laikrodžius ir alkūninius radijo imtuvus) priklauso nuo baterijų maitinimo. Dabar mokslininkai įrodė, kad lengvai pagaminami ir nebrangūs nanolaideliai gali surinkti mechaninę energiją, o tai gali lemti tokią pažangą kaip medicininiai implantai, kurie veikia naudojant elektros energiją, gaunamą iš pulsuojančių kraujagyslių, ir mobilieji telefonai, maitinami batų paduose esančiomis nanolaidelėmis.
Grafikas, rodantis elektros iškrovos šuolius nuskaitant nanolaidus. (Džong Lin Wang, Džordžijos technikos sutikimas.)
Eidami generuojate 67 vatus. Jūsų piršto judesys yra 0,1 vato. Jūsų kvėpavimas yra vienas vatas. Jei galite konvertuoti dalį to, galite maitinti įrenginį. Remiantis mūsų parodyta koncepcija, galime konvertuoti 17–30 procentų, sako Zhong Lin Wang , Georgia Tech medžiagų mokslo profesorius ir vienas iš darbo tyrinėtojų, paskelbtas žurnale Mokslas .
Jų rezultatai patvirtina teoriją: cinko oksido nanolaidai parodys galingą pjezoelektrinį efektą, kuris yra elektros gamyba reaguojant į mechaninį slėgį. Paprastai teigiami ir neigiami cinko ir deguonies jonų krūviai šiuose kristaliniuose nanolaideliuose panaikina vienas kitą. Tačiau kai laidai, kurie chemiškai auginami taip, kad atsistotų ant elektrodo, sulinksta reaguodami į, tarkime, vibraciją, jonai pasislenka. Tai išbalansuoja krūvius ir sukuria elektrinį lauką, kuris sukuria srovę, kai nanolaidas yra prijungtas prie grandinės.
[Norėdami gauti iliustracijų ir vaizdų, spustelėkite čia.]
Nors kiekvienas nanolaidelis vien gamina labai mažai energijos, Wang sako, kad vienu metu iš daugelio nanolaidelių galime generuoti didelę galią, kurios pakanka nedideliam medicininiam implantui paleisti. Darbas, apie kurį pranešta Mokslas buvo naudojami tik pavieniai nanolaideliai, tačiau Wangas sako, kad jo laboratorija jau sukūrė technologiją, leidžiančią gauti energiją iš kelių nanolaidelių.
Kadangi cheminis procesas, kuriuo laidai gali būti auginami, yra nebrangūs, tam tikru momentu gali būti praktiška pagaminti didelius matricas, kurios gali tiekti pakankamai energijos plataus vartojimo elektronikai. Mes galime juos auginti ant polimerinių substratų už labai mažą kainą, sako Wang. Mūsų tikslas – vieną dieną juos pritaikyti žmonėms, kad galėtumėte gaminti elektros energiją eidami.
Tačiau prieš pradedant kurti bet kokius nanolaidais maitinamus įrenginius, mokslininkai turės rasti būdų, kaip visus nanolaidelius prijungti prie grandinių. Tai, sako Yi Cui , Stanfordo universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius, bus iššūkis, bet turėtų būti įgyvendinamas. Iš tiesų, Wang apskaičiavo, kad, remiantis jo dabartine pažanga, prototipiniai įrenginiai veiks per penkerius metus.
Vienas iš ankstyvųjų nanogeneratorių pritaikymo būdų yra energijos tiekimas gliukozės jutikliui, implantuotam po rankos oda. Toks jutiklis perduos cukraus kiekio kraujyje rodmenis į rankinį laikrodį ir, sako Cui, vieną dieną jutiklio implantas gali automatiškai išleisti insuliną, kai reikia.
Pjezoelektrinės medžiagos dažnai naudojamos mikroskopiniuose įrenginiuose. Nauja šioje programoje yra tai, kad nanogeneratorius galima gaminti nano mastu, sakoma Jun Liu , Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinės laboratorijos mokslininkas. Tokie ploni laidai gali būti sulenkti daugiau nei masinis cinko oksidas, nesulaužant, todėl galima labiau įtempti ir generuoti daugiau elektros energijos. Manau, kad tai labai reikšmingas darbas, sako Liu. [Wang] padarė dalykų, kuriuos žmonės įtarė esant įmanomus, bet niekada nepasiteisino.