Nanogenerátory na nabíjanie prenosných zariadení

Tím inžinierov z niekoľkých univerzít vyvinul niečo, čo v budúcnosti pomôže vyriešiť problém oneskoreného vybíjania batérií z prenosných elektronických zariadení, ako sú mobilné telefóny, smartfóny, tablety a ďalšie. Zábavné doplnky sa môžu nabíjať doslova na cestách, čím odpadá potreba pripojiť sa k zásuvke pomocou elektrického vodiča.

Nano generátory zabudované priamo do puzdra alebo v prípade mobilného zariadenia budú zhromažďovať a prevádzať energiu vibrácií povrchu, ako je sedadlo spolujazdca jedoucího automobilu, na elektrickú energiu a nabiť batériu mobilného zariadenia, napríklad smartfónu.

Docent materiálovej vedy a inžinierstva na University of Wisconsin v Madisone, Xudong Wang, je presvedčený, že vývoj tejto myšlienky povedie k vytvoreniu samonabíjacej osobnej elektroniky.

Xudong Wang spolu so svojím študentom Yanchao Maom a spoluautormi univerzity Sun Yat-sen v Číne a University of Minnesota v Duluth v USA opísali svoj vynález, - mezoporézni piezoelektrický nanogenerátor, v článku pre časopis Advanced Energy Materials 27. januára 2014.

Nanogenerátor v zásade používa piezoelektrický polymérny materiál nazývaný PVDF (polyvinylidénfluorid). Piezoelektrické materiály sú prirodzene schopné vyrábať elektrinu mechanickou silou. Sú tiež mechanicky deformované vplyvom elektrického poľa.

Namiesto obvyklej deformácie alebo pôsobenia elektrického poľa vedci zahrnuli nanočastice oxidu zinočnatého do tenkého filmu PVDF, čo teraz umožní získať piezoelektrický efekt aj pri nepatrných vibráciách akumuluje elektrickú energiu.

Ďalej boli nanočastice z filmu vyleptané, čo viedlo k vzájomne prepojeným pórom - „mezopórám“ - hubovitému materiálu. Bol to taký hubovitý materiál, ktorý bol kľúčom k premene vibračnej energie. Xudong Wang hovorí, že čím mäkší materiál, tým citlivejší je na malé vibrácie.

Samotný nanogenerátor obsahuje tenké dosky elektród na oboch stranách mezopórovitého polymérneho filmu, ktoré môžu byť pripevnené k akémukoľvek povrchu, či už ide o hladkú ľudskú pokožku alebo iný nerovný povrch.

Ak hovoríme o smartphonoch, hmotnosť zariadenia pomôže zvýšiť generovanú elektrickú energiu v dôsledku zvýšenia zaujatosti. Napríklad človek jednoducho chodí alebo beží, a vďaka tomu je smartphone efektívne nabitý.

V budúcnosti sa nanogenerátory môžu stať neoddeliteľnou súčasťou mnohých elektronických zariadení, napríklad ako zadný panel alebo puzdro na zariadenia, ktoré ho priamo zásobujú energiou získanou z vibrácií prostredia.

Tím verí, že jednoduchosť výroby umožní škálovanie takýchto zariadení na výrobu nanogenerátorov do veľkých rozmerov. Schopnosť prispôsobiť mechanické vlastnosti fólií a ich dizajn umožní implementovať štruktúry na napájanie telefónov aj na autonómne napájanie senzorových systémov.