Ένα βραχιόλι από ύφασμα υφασμένο με ειδικά σκέλη συλλογής ενέργειας που συλλέγουν ηλεκτρισμό από τον ήλιο και την κίνηση. (Πίστωση: Georgia Tech)Ένα βραχιόλι από ύφασμα υφασμένο με ειδικά σκέλη συλλογής ενέργειας που συλλέγουν ηλεκτρισμό από τον ήλιο και την κίνηση. (Πίστωση: Georgia Tech)

Ένα νέο ύφασμα συλλέγει ενέργεια τόσο από τον ήλιο όσο και από την κίνηση ταυτόχρονα.

Τα υφάσματα που μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τη φυσική κίνηση είναι σε εξέλιξη εδώ και μερικά χρόνια και αυτό είναι το επόμενο βήμα.

Ο συνδυασμός δύο τύπων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα κλωστοϋφαντουργικό προϊόν ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη ενδυμάτων που θα μπορούσαν να παρέχουν τη δική τους πηγή ενέργειας σε συσκευές τροφοδοσίας όπως smartphone ή GPS.

"Αυτό το υβριδικό κλωστοϋφαντουργικό προϊόν δύναμης παρουσιάζει μια νέα λύση για τη φόρτιση συσκευών στο πεδίο από κάτι τόσο απλό όσο ο άνεμος που φυσάει μια ηλιόλουστη μέρα", λέει ο Zhong Lin Wang, καθηγητής στη Σχολή Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Γεωργίας.


εσωτερικά εγγραφείτε γραφικό


Για να φτιάξει το ύφασμα, η ομάδα του Wang χρησιμοποίησε μια εμπορική κλωστοϋφαντουργική μηχανή για να υφαίνει μαζί ηλιακά κύτταρα κατασκευασμένα από ελαφριές πολυμερείς ίνες με τριβοηλεκτρικές νανογεννήτριες με βάση ίνες.

Οι τριβοηλεκτρικοί νανογεννήτριες χρησιμοποιούν συνδυασμό τριβοηλεκτρικού φαινομένου και ηλεκτροστατικής επαγωγής για να παράγουν μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας από μηχανική κίνηση όπως περιστροφή, ολίσθηση ή δόνηση.

Ο Wang οραματίζεται ότι το νέο ύφασμα, το οποίο έχει πάχος 320 μικρόμετρα, υφαμένο μαζί με νήματα μαλλιού, θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε σκηνές, κουρτίνες ή φορετά ρούχα.

Τα ρούχα «περιτυλίγματος κουζίνας» θα μειώσουν την ανάγκη μας για κλιματισμό

"Το ύφασμα είναι εξαιρετικά εύκαμπτο, αναπνέει, ελαφρύ και προσαρμόζεται σε μια σειρά χρήσεων", λέει ο Wang.

Οι τριβοηλεκτρικοί νανογεννήτριες με βάση τις ίνες συλλαμβάνουν την ενέργεια που δημιουργείται όταν ορισμένα υλικά φορτίζονται ηλεκτρικά αφού έρθουν σε κινούμενη επαφή με διαφορετικό υλικό. Για το μέρος του υφάσματος που συλλέγει το φως του ήλιου, η ομάδα του Wang χρησιμοποίησε φωτοανθρώπους κατασκευασμένους με σύρμα και θα μπορούσαν να υφανθούν μαζί με άλλες ίνες.

"Η ραχοκοκαλιά του υφάσματος είναι κατασκευασμένη από κοινά χρησιμοποιούμενα πολυμερή υλικά που είναι φθηνά στην κατασκευή και φιλικά προς το περιβάλλον", λέει ο Wang. "Τα ηλεκτρόδια κατασκευάζονται επίσης μέσω μιας διαδικασίας χαμηλού κόστους, η οποία καθιστά δυνατή τη χρήση κατασκευής μεγάλης κλίμακας."

Σε ένα από τα πειράματά τους, η ομάδα του Wang χρησιμοποίησε ένα ύφασμα μόνο στο μέγεθος ενός φύλλου χαρτιού γραφείου και το στερέωσε στη ράβδο σαν μια μικρή πολύχρωμη σημαία. Κατεβάζοντας τα παράθυρα σε ένα αυτοκίνητο και αφήνοντας τη σημαία να φυσάει στον άνεμο, οι ερευνητές μπόρεσαν να παράγουν σημαντική ισχύ από ένα κινούμενο αυτοκίνητο σε μια συννεφιασμένη μέρα. Οι ερευνητές μέτρησαν επίσης την έξοδο με ένα τεμάχιο 4 επί 5 εκατοστών, το οποίο φόρτισε έναν εμπορικό πυκνωτή 2 mF στα 2 βολτ σε ένα λεπτό κάτω από το φως του ήλιου και την κίνηση.

"Αυτό δείχνει ότι έχει μια αξιοπρεπή ικανότητα εργασίας ακόμη και σε σκληρό περιβάλλον", λέει ο Wang.

Ενώ οι πρώτες δοκιμές δείχνουν ότι το ύφασμα μπορεί να αντέξει την επαναλαμβανόμενη και αυστηρή χρήση, οι ερευνητές θα εξετάσουν τη μακροπρόθεσμη αντοχή του. Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν επίσης περαιτέρω βελτιστοποίηση του υφάσματος για βιομηχανικές χρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης κατάλληλης ενθυλάκωσης για την προστασία των ηλεκτρικών εξαρτημάτων από τη βροχή και την υγρασία.

Το έργο εμφανίζεται στο περιοδικό Φύση Ενέργεια.

Η χρηματοδότηση προήλθε από το ίδρυμα Hightower Chair, το KAUST και το πρόγραμμα «χιλιάδες ταλέντα» για πρωτοπόρο ερευνητή και την ομάδα καινοτομίας του, το National Natural Science Foundation της Κίνας και τα Fundamental Research Funds για τα κεντρικά πανεπιστήμια. Τυχόν συμπεράσματα ή συστάσεις είναι εκείνα των συγγραφέων και δεν αντιπροσωπεύουν απαραίτητα τις επίσημες απόψεις των χορηγών οργανισμών.

πηγή: Georgia Tech

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon