Pētnieki no Klemsona Nanomateriālu institūta (CNI) ir viens solis tuvāk pasaules bezvadu barošanai, izmantojot triboelektroenerģiju, zaļo enerģijas avotu
Apmēram pirms gada CNI fiziķu komanda izgudroja īpaši vienkāršo triboelektrisko nanogeneratoru (U-TENG). U-TENG, kas izgatavots no plastmasas un lentes, ir maza ierīce, kas ģenerē elektrību no kustības un vibrācijas. Klapējot vai piesitot pēdām, tas radīja spriegumu, ko tālāk uztver ārējā ķēde, un tiek uzglabāti kondensatorā vai akumulatorā, līdz tas tiek uzlādēts.
Aptuveni deviņus mēnešus vēlāk pētnieki žurnālā Advanced Energy Materials publicēja rakstu, kurā norādīts, ka viņi izgatavoja bezvadu TENG vai W-TENG. W-TENG izgatavo arī tie paši U-TENG pētnieki. W-TENG plastmasu aizstāj ar grafēnu (viens grafīta svina slānis) un polilaktīnskābi (PLA). PLA labāk atdala pozitīvos un negatīvos lādiņus, bet ne veic elektrību, pateicoties tam, ka pētnieki to savieno ar grafēnu. Kaptona lente, kas ir U-TENG elektrības satveršanas materiāls, tiek nomainīta ar teflonu W-TENG.
Pēc grafika iegūšanas “apstrādes ar ultraskaņu” un PLA šķiedras procesā un ievietojot to 3D printerī, viņi veiksmīgi izgatavoja W-TENG.
“Mēs izmantojam teflonu, jo tajā ir daudz fluora grupu, kas ir ļoti elektronegatīvi, turpretī grafēns-PLA ir ļoti elektropozitīvs. Tas ir labs veids, kā salīdzināt un radīt augstspriegumu, ”sacīja Ramakrišna Podila, attiecīgā pētījuma autore un Klemsonas fizikas docente.
W-TENG spēj radīt ne vairāk kā 3000 voltu, kas ir pietiekami, lai darbinātu 25 standarta kontaktligzdas vai LCD monitoru. Augsta sprieguma dēļ W-TENG ap sevi rada elektrisko lauku, ko var uztvert bez vadiem. Tātad bezvadu elektrību var uzglabāt kondensatorā un akumulatoros.
“Tas nevar dot jums tikai enerģiju, bet jūs varat izmantot elektrisko lauku arī kā darbināmu tālvadības pulti. Piemēram, jūs varat pieskarties W-TENG un izmantot tā elektrisko lauku kā “pogu”, lai atvērtu garāžas durvis, vai arī jūs varētu aktivizēt drošības sistēmu - visu bez akumulatora, pasīvi un bezvadu režīmā, ”sacīja Sai Sunils Mallineni, pirmais pētījuma autors un Ph.D. students fizikā un astronomijā.
W-TENG ir daudz lietojumu, piemēram, kosmosā, okeāna vidū vai pat kaujas laukā. "Vairākas jaunattīstības valstis prasa daudz enerģijas, lai gan šādos apstākļos mums, iespējams, nav piekļuves baterijām vai strāvas kontaktligzdām, un komandas izgudrojumam ir noteikts filantropisks pielietojums," sacīja Podila. "W-TENG varētu būt viens no tīrākajiem enerģijas ražošanas veidiem šajās jomās."
Pētnieku komandu atkal vada Mallineni, patentējot W-TENG, izmantojot Klemsonas Universitātes Pētniecības fondu. Klemsonas Nanomateriālu institūta direktors profesors Apparao Rao ar rūpniecības partneriem pārrunāja W-TENG integrēšanu enerģijas pielietošanā.
Turklāt pirms rūpnieciskās ražošanas uzsākšanas Podila teica, ka ir jāveic vairāk pētījumu, lai teflonu nomainītu ar videi draudzīgāku elektronegatīvu materiālu. Yongchang Dong, vēl viens CNI students, vadīja darbu pie MXene-TENG demonstrēšanas, kas tika publicēts žurnāla Nano Energy rakstā netālu no 2017. gada novembra. Šiem pētījumiem sniedz arī CNB Herbert Behlow un Sriparna Bhattacharya.
Vai W-TENG ietekmēs alternatīvās, atjaunojamās enerģijas jomu? Rao teica, ka tas nonāks ekonomikā.
“Mēs to varam ņemt tikai līdz zinātniekiem; ekonomikai ir jāizstrādā, lai W-TENG būtu veiksmīga, ”sacīja Rao.